Zwei ERC Starting Grants für IST-Professoren Edouard Hannezo & Maksym Serbyn

Zwei IST Austria-Professoren – Edouard Hannezo und Maksym Serbyn – wurden vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit zwei ERC Starting Grants zu jeweils 1,5 Millionen Euro ausgezeichnet, um Grundlagenforschung zum besseren Verständnis von biophysikalischen Mechanismen zu betreiben, die die Erzeugung verzweigter Organe bestimmen bzw. wie sich Quantensysteme im Nichtgleichgewichtszustand verhalten. Die beiden „Starting Grant“ Förderungen des ERCs unterstützen zukünftige Forschungsarbeiten, die zu großen wissenschaftlichen Durchbrüchen beitragen könnten.

Die Finanzierung weiterer Forschungsprojekte wird sich nicht nur auf die Erweiterung des vorhandenen Wissens im Bereich Organmorphogenese und Quantenphysik auswirken, sondern könnte auch dazu beitragen, zahlreiche bestehende reale Anwendungen wie den 3D-Druck von organischem Gewebe und Quantenberechnungen voranzubringen, da Innovationen und Durchbrüche in wissenschaftlichen Bereichen meist auf Grundlagenforschung beruhen.

Edouard Hannezo: Modellierung der biophysikalischen Mechanismen der Organogenese

Die Bildung von verzweigten Organen wie Lunge, Prostata, Niere oder Milchdrüse – also die Verzweigungsmorphogenese – ist mit relativ komplexen Prozessen auf verschiedenen Ebenen verbunden. Der Prozess, bei dem molekulare Signale und zelluläre Verhaltensweisen zu einer robusten Organstruktur führen, bleibt eine grundlegende und immer noch offene Frage. In seinem ERC Starting Grant Projekt „Design Principles of Branching Morphogenesis“ werden Edouard Hannezo und seine Forschungsgruppe versuchen, mit Hilfe modernster computer- und systembiologischer Methoden ein breiteres Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der verzweigten Organbildung zu gewinnen.

„Durch die Kombination von Systembiologie mit biophysikalischen Ansätzen auf subzellulärer, zellulärer und organischer Ebene wollen wir einige der Kernprinzipien der Musterbildung in verzweigten Organen kennenlernen“, sagt Professor Edouard Hannezo, der 2017 als Leiter der Forschungsgruppe „Physikalische Prinzipien in biologischen Systemen“ ans IST Austria in Klosterneuburg kam. „Wir sind besonders daran interessiert zu verstehen, wie stochastische Regeln zu einem robusten morphogenetischen Output führen, wie Zellschicksale auf zellulärer Ebene definiert werden und wie mechanische Kräfte und biochemische Signale reguliert werden, um die großräumige Struktur eines ganzen Organs zu definieren.“

Maksym Serbyn: Verbesserung unseres Wissens über das Quantenverhalten in der natürlichen Welt

In einigen Quantensystemen funktionieren die Gesetze der Thermodynamik nicht mehr, wodurch es möglich ist, Prozesse zu beobachten, die sonst nur bei extrem niedrigen oder absoluten Nulltemperaturen (d.h. 0 Kelvin oder -273,15 °C) möglich sind. Neue Erkenntnisse in diesem Bereich der Wissenschaften haben nicht nur für die Quantenphysik, sondern auch für die Quanteninformatik wichtige Auswirkungen.

In seinem ERC Starting Grant „Non-Ergodic Quantum Matter: Universalität, Dynamik und Kontrolle“, werden Maksym Serbyn und seine Forschungsgruppe eine einheitliche Theorie von Quantensystemen aufbauen, die dem thermischen Gleichgewicht – der nicht-ergodischen Quantenmaterie – entgehen, indem sie die universellen Eigenschaften und Phasen dieses Quantenzustands der Materie klassifizieren und mögliche Wege zu ihrer Kontrolle untersuchen.

„Unser Hauptziel für das Projekt ist es, eine Grundlage für eine vollständige Theorie der Nicht-Gleichgewichts-Mehrkörpersysteme zu schaffen“, sagt Professor Maksym Serbyn, ein bekannter Forscher auf seinem Gebiet, der erst kürzlich den Ludwig Boltzmann-Preis der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft erhielt. Seit 2017 leitet Professor Serbyn seine Forschungsgruppe am IST Austria, die sich vor allem mit Forschungsthemen der Quantendynamik und der Theorie der kondensierten Materie beschäftigt.

ERC Studie belegt Erfolg des Föderprogramms

Die vom ERC jährlich durchgeführte Evaluierung des Förderprogramms zeigte kürzlich, dass 75 % der vom ERC finanzierten Projekte zu großen wissenschaftlichen Durchbrüchen oder Fortschritten geführt haben. Grundlegende, Neugier-getriebene Forschung, wie sie nun auch in den beiden neu bewilligten Projekten von Maksym Serbyn und Edouard Hannezo realisiert wird, eröffnet typischerweise neue Horizonte, die wiederum das Potenzial haben, nicht nur unser wissenschaftliches Verständnis, sondern auch bestehende und zukünftige Technologien deutlich zu verbessern. Das IST Austria gehört mit zwei Dritteln seiner Fakultät aus ERC-Stipendiaten, 42 Frontier-ERC-Stipendien und einer Erfolgsquote von fast 50% zu den erfolgreichsten Instituten im europäischen Forschungsraum.