Treppe im Gebäude der Fakultätn für Mathematik und für Informatik

Exzellenzcluster

Unter der Bezeichnung „Exzellenzcluster“ fördert die Exzellenzinitiative innovative Forschungsprojekte auf Weltklasse-Niveau, die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellungen aus verschiedenen Perspektiven bearbeiten. Über die Vernetzung von Forschern unterschiedlicher Fachgebiete und Institutionen sowie Industriekooperationen entstanden nach 2006 deutschlandweit 37 international sichtbare Zentren der Spitzenforschung. In der Programmphase 2012-2017 gibt es 43 dieser Projekte, elf davon sind neu.

Die TUM ist an fünf Exzellenzclustern als Haupt-Projektpartner beteiligt:


Origin and Structure of the Universe (Universe)

Der Exzellenzcluster Universe wurde im Jahr 2006 an der TUM gegründet. Er hat sich seither zu einem der weltweit größten und aktivsten Forschungszentren auf den Gebieten der Physik, Astrophysik und Kosmologie entwickelt - mit einer in dieser Form einmaligen Fächerkombination: Hier erforschen Wissenschaftler den Ursprung und den Aufbau des Universums (Materie, Raum, Zeit) sowie die Natur der Fundamentalkräfte. Zum Forschungsverbund zählen Physiker der TUM und der LMU München; weitere Partner sind die Max-Planck-Institute für Physik, Astrophysik, extraterrestrische Physik und Plasmaphysik sowie die Europäische Südsternwarte (ESO).

Im ersten Programmzyklus wurden bedeutende Forschungsergebnisse erzielt, etwa ein besseres Verständnis des Ablaufs von Sternexplosionen und neue Erkenntnisse zur Bildung chemischer Elemente im Weltall. Der Cluster ist in internationale Forschungsprojekte mit modernsten Teleskopen, Teilchenbeschleunigern und Hochleistungsrechnern eingebunden. In den kommenden fünf Jahren konzentrieren sich die Wissenschaftler darauf, dieses faszinierende Datenmaterial auszuwerten. In Kooperation mit dem Leibniz-Rechenzentrum in Garching entsteht dafür das Computational Center for Particle and Astrophysics (C2PAP). In diesem weltweit einzigartigen Datenzentrum werden die Daten über alle Disziplinen hinweg erfasst und aufbereitet - mit dem Ziel, weitere ungelöste Geheimnisse des Universums zu entschlüsseln.

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Center for Integrated Protein Science Munich (CIPSM)

Die Wissenschaftler des CIPSM-Clusters erforschen die Eigenschaften von Proteinen und ihrer Netzwerke in einem umfassenden Ansatz unter Einbeziehung genetischer, (bio)chemischer und (bio)physikalischer Methoden. Das tiefere Verständnis der Eigenschaften und Funktionen der Proteine gibt Aufschluss über ihr biologisches Zusammenspiel, die Ursachen schwerwiegender Krankheiten und neue Therapieansätze.

Mit zahlreichen neuen Erkenntnissen zur Synthese, zum dreidimensionalen Aufbau und zum Zusammenspiel der Proteine nimmt dieser Cluster heute eine internationale Führungsrolle in der Proteinforschung ein. Künftig sollen verstärkt die Wechselwirkungen von Proteinen in ihren Netzwerkbeziehungen und die therapeutischen Einsatzmöglichkeiten erforscht werden. Am Forschungszentrum beteiligt sind die LMU München, die TUM, das Max-Planck-Institut für Biochemie und das Helmholtz Zentrum München.

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Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP)

Neue kohärente Lichtquellen und Laser-getriebene Teilchenquellen mit nie dagewesenen Eigenschaften sind die Forschungsziele des Exzellenzclusters MAP. Dazu gehören extrem kurze Pulse, hohe Intensitäten und Energien. Die neuen Lichtquellen eröffnen Anwendungen in Physik, Chemie, Biologie und Medizin. Zum Beispiel helfen sie Medizinern und Biologen dabei, die Struktur von Biomolekülen aufzuklären und winzige Veränderungen im Gewebe zu beobachten. Die Tumorerkennung in sehr frühen Stadien soll in neuen, effizienten Therapiemethoden resultieren. 

In der ersten Förderperiode haben MAP-Forschungsarbeiten eine enorme Sogwirkung auf hochqualifizierte Forscher aus dem In- und Ausland entfaltet. Die Infrastruktur von MAP ist weltweit einzigartig. Im Center for Advanced Laser Applications (CALA), das derzeit auf dem Garchinger Forschungscampus gebaut wird, loten Wissenschaftler in den nächsten Jahren die Möglichkeiten Laser-getriebener Strahlungsquellen aus. Durch Licht beschleunigte Elektronen sollen neuartige Röntgenquellen für die (bio)medizinische Bildgebung weiter voranbringen, mit Licht beschleunigte Ionen könnten die Basis neuer, hochpräziser Tumortherapien werden.

CALA ist ein Gemeinschaftsprojekt der beiden Münchener Universitäten LMU und TUM, das die DFG unabhängig von der Exzellenzinitiative mit 64 Mio. Euro fördert. Maßgeblich am MAP-Cluster beteiligt sind neben LMU und TUM das Max-Planck-Institut für Quantenoptik und das Helmholtz Zentrum München.

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Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Das Ziel dieses Exzellenzclusters ist die Entwicklung, Herstellung und Kontrolle von multifunktionalen Nanosystemen für die Informationstechnologie, die Energieumwandlung und für medizinisch relevante Technologien. Künftig wird die Integration solcher Nanosysteme in reale Umgebungen zum zentralen Forschungsaspekt. Dazu arbeiten  Wissenschaftler der Fachbereiche Physik, Biophysik, Physikalische Chemie, Biochemie, Pharmazie, Biologie, Elektrotechnik und Medizin im Münchner Raum zusammen.

Der NIM-Cluster ist heute eines der weltweit führenden Zentren der Nanowissenschaften. Der Cluster konzentriert sich auf die Kompetenzfelder Quanten-Nanophysik, Hybride Nanosysteme, Nanosysteme für die Energieumwandlung, Biomolekulare Nanosysteme und Biomedizinische Nanosysteme. Der Exzellenzcluster NIM ist ein gemeinsames Projekt von LMU, TUM, der Universität Augsburg, des Walther-Meißner-Instituts (Bayerische Akademie der Wissenschaften), der Max-Planck-Institute für Biochemie und für Quantenoptik, des Helmholtz Zentrums München sowie des Deutschen Museums.

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Munich Cluster for Systems Neurology (SyNergy)

Die Systemneurologie ist ein neues Wissenschaftsfeld, das die  Mechanismen bei der Entstehung neurologischer Erkrankungen entschlüsseln will. Die Wissenschaftler des SyNergy-Clusters (2012) haben dazu einen Forschungsansatz gewählt, der die Grenzen der traditionell voneinander getrennten Domänen der neurodegenerativen, inflammatorischen und vaskulären Erkrankungen überwindet. SyNergy soll München als europäisches Zentrum für die  Systemneurologie etablieren.

Die Wissenschaftler von SyNergy untersuchen, wie sich Entzündungsreaktionen auf neurodegenerative Prozesse auswirken, wie sich mikrovaskuläre und degenerative Schädigungsmechanismen gegenseitig beeinflussen, und wie Immunzellen mit der Blut-Hirn-Schranke wechselwirken. SyNergy ist ein Gemeinschaftsprojekt von LMU, TUM, der Max-Planck-Institute für Biochemie, für Neurobiologie und für Psychiatrie, des Helmholtz Zentrums München und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen.

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Cognition for Technical Systems (CoTeSys)

Forschungsgegenstand des Exzellenzclusters CoTeSys waren intelligente Maschinen, die Menschen als Service-Roboter zur Hand gehen – sei es im häuslichen Umfeld oder in der industriellen Produktion. CoTeSys - 2006-2012 von der Exzellenzinitiative gefördert - beschäftigte sich mit der Frage, wie sich kognitive Fähigkeiten wie Wahrnehmung, logisches Denken, Lernen und geplantes Handeln in technische Systeme integrieren lassen. Das Ziel der Forschung von CoTeSys bestand darin, Geräte und Roboter zu entwickeln, die autonom und „verständig“ mit Menschen zusammenarbeiten können, die sich also flexibel auf ihre Umgebung einstellen.

Im Exzellenzcluster CoTeSys arbeiteten unter Federführung der TUM rund 100 Forscher der unterschiedlichsten Disziplinen aus drei Münchner Universitäten, einem Max-Planck-Institut und dem DLR-Zentrum für Luft- und Raumfahrt Oberpfaffenhofen zusammen - Hirnforscher und Informatiker,  Biophysiker, Psychologen und Maschinenbauer - um grundlegende Fragen zu beantworten und diese neuen Erkenntnisse in technische Szenarien umzusetzen. So entwickelte CoTeSys ausgeklügelte Experimentiersysteme für Küchen- und Werkstattroboter und intelligente Lösungen für die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine.

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