Chiralität bezeichnet die Eigenschaft eines Objekts, sich von seinem Spiegelbild zu unterscheiden. Sie ist in der Natur allgegenwärtig und findet sich in Elementarteilchen, Molekülen sowie biologischen Strukturen. Chiralität manifestiert sich in vielen physikalischen Phänomenen und führt zu einer intrinsischen Stabilität gegenüber äußeren Störungen. Weltweit haben chirale Materialien großes Interesse geweckt.

Die Zukunft von uns Menschen, der Tier- und Pflanzenwelt und aller nachfolgenden Generationen hängt wesentlich davon ab, wie sich das Klima auf der Erde verändert. Welche Entwicklungen sind dabei plausibel und wie können gewünschte Klimazukünfte realisiert werden? Diese Fragen sind mit vielen Unsicherheiten verbunden. Um Entscheidungen zu treffen, müssen wir Menschen die Lage realistisch einschätzen, wissen, was auf uns zukommt und welche Gestaltungsmöglichkeiten wir haben. Im Exzellenzcluster „Climate, Climatic Change, and Society“ (CLICCS) an der Universität Hamburg widmen sich die Forschenden diesen komplexen Fragen in einer besonderen Kombination aus fachlicher Tiefe und interdisziplinärer Vielfalt.

Woraus besteht Materie? Wie entstand das Universum und welche Kräfte wirken in ihm? Was ist der Ursprung von allem, was wir beobachten? Schon immer haben sich Menschen diese Fragen gestellt. Inzwischen beschreibt das Standardmodell der Teilchenphysik die Wechselwirkungen zwischen den fundamentalen Bausteinen der Materie, den Quarks und Leptonen. Doch es lässt zentrale Fragen offen: Wie genau bildet sich Materie durch die starke „Color“-Kraft? Wie entstand die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie im Universum, und wie hängt sie mit den verschiedenen Arten („Flavors“) der Quarks zusammen? Gibt es noch unentdeckte Teilchen oder Kräfte?

Neue Materialien mit maßgeschneiderten Funktionalitäten bilden die Grundlage modernerTechnologien, von der Informationsverarbeitung über die Energieversorgung bis zu Mobilität. Die Festkörperphysik, Wegbereiter vieler bedeutender technologischer Durchbrüche, hat das revolutionäre Konzept der Topologie eingeführt: Materialien können faszinierende und robuste globale Eigenschaften aufweisen, die nicht in lokalen Messungen sichtbar sind.

Das zentrale Ziel des Clusters ist es, emergentes Verhalten der Materie zu verstehen und – noch einen Schritt weiter – dynamisch neue Funktionalitäten zu schaffen.

Der Meeresboden ist die größte Schnittstelle im Erdsystem, an der physiobiogeochemische Prozesse Stoffkreisläufe und Klimadynamik bestimmen. Der Cluster erzielt neues Prozessverständnis der Rolle des Ozeans im globalen Haushalt von Energie, Kohlenstoff und anderen Elementen sowie deren dynamischen Änderungen unter Erderwärmung.

Die dynamische Entwicklung unseres Universums wird durch nichtlineare physikalische Prozesse gesteuert, die auf unterschiedlichsten Zeitskalen, von Sekundenbruchteilen bis hin zu Milliarden von Jahren, ablaufen. Wie beeinflusst deren Kopplung das heutige Universum?

Im Fokus von e-conversion steht die Erforschung der Energieumwandlungsvorgänge, die an Grenzflächen ablaufen. Dort, wo Licht, Ladungen und Materie interagieren, untersucht unser Exzellenzcluster die Grundlagen für neue Energietechnologien der Zukunft.

Das Exzellenzcluster Hausdorff Center for Mathematics hat zum Ziel, Spitzenforschung im Bereich der Mathematik und ihrer Anwendungen zu fördern und damit Bonn als weltweit führendes Zentrum und Kristallisationspunkt für internationale Wissenschaftler:innen zu etablieren. Das Forschungsprogramm des HCM hat große internationale Sichtbarkeit und erstreckt sich über die Mathematik in ihrer ganzen Breite, von ambitionierter Grundlagenforschung bis zu industriellen und medizinischen Anwendungen.

Das Forschungszentrum der Berliner Mathematik MATH+ verfolgt das Ziel, Mathematik in Wechselwirkung mit interdisziplinärer Forschung voranzutreiben, um Fortschritte bei zentralen Fragestellungen in einer Vielzahl von Anwendungsfeldern zu erzielen.