Das zentrale wissenschaftliche Ziel von UniSysCat ist, die nächste Stufe zukünftiger Herausforderungen in der Katalyse zu meistern: die Entschlüsselung, Erzeugung und Kontrolle von Reaktionsnetzwerken in der chemischen und biologischen Katalyse mit unterschiedlicher Komplexität in Zeit und Raum.

Die Luft, die wir atmen, das Wasser, das wir trinken, unsere Nahrung und andere Ressourcen resultieren aus Interaktionen zwischen der Geo- und der Biosphäre. Diese Wechselwirkungen zu verstehen ist daher unverzichtbar für das Überleben und Wohl der Menschheit, die durch den anthropogenen Wandel gefährdet sind. Der gegenwärtige anthropogene Einfluss ist beispiellos, aber die zugrundeliegenden Naturgesetze sind universell gültig.

Der Exzellenzcluster STRUKTUREN untersucht, wie Struktur, kollektive Phänomene und Komplexität aus den Grundgesetzen der Physik entstehen. Die dabei verwendeten Konzepte und Methoden sind auch zentral, um relevante Strukturen in großen Datenmengen zu finden und neuartige analoge Rechner zu entwickeln.

Solvation Science wurde von RESOLV als interdisziplinäres Forschungsgebiet neu etabliert. In unserem vereinheitlichten Ansatz werden Lösungsmittel nicht mehr nur als bloße Zaungäste, sondern als entscheidende Gestalter chemischer Prozesse angesehen. RESOLV entwickelt innovative Techniken und Methoden, um lösungsmittelgesteuerte Prozesse zu verstehen und zu kontrollieren. Solvation Science ist eine wesentliche Grundlage zur Bewältigung drängender wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Herausforderungen, wie z.B. der Transformation der Produktion von Grundchemikalien weg von fossilen hin zu nachhaltigen Kohlenstoff- und Energiequellen.

„Messen heißt wissen“ – das ist das Wesen der Naturwissenschaften. Messen an der Quantengrenze ist das Wesen der Quantenmetrologie.

Der Exzellenzcluster Quantum Universe II (QU-II) zielt auf die Erweiterung unseres Verständnisses der Naturgesetze ab – von der frühesten Quantenära der kosmologischen Entwicklung bis zu den größten gravitativen Strukturen des heutigen Universums. Trotz der Erfolge des Standardmodells der Teilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie bleiben grundlegende Fragen offen: Woher rührt die große Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie? Woraus besteht die Dunkle Materie? Was verursacht die beschleunigte Expansion des Universums? Wie kann Gravitation quantenmechanisch beschrieben werden und durch welche mathematischen Strukturen?

Im Innersten unseres Universums existiert eine Welt von Teilchen, die so klein sind, dass sie unsere Vorstellungskraft sprengen, und doch so grundlegend, dass sie alles, was wir sehen, ausmachen. Das Standardmodell (SM) der Teilchenphysik beschreibt diesen Mikrokosmos mit hoher Präzision und liefert uns ein tiefes Verständnis der grundlegenden Kräfte, der Struktur der Materie und der Entwicklung des Universums.

Die Energiewende als unaufschiebbare Transformation unserer globalen Wirtschaft steht vor Herausforderungen wie begrenzter Rohstoffverfügbarkeit, Niedergang der europäischen Bergbauindustrie, geopolitischer Gefahren und Preisschwankungen. Dies betrifft besonders die elektrochemische Energiespeicherung (EES) als Schlüsseltechnologie für erneuerbare Energien. Alternative EES-Technologien erfordern eine koordinierte Grundlagenforschung, die auf leistungsstarke, sichere und nachhaltige Lösungen abzielt. Diese Technologien müssen auf reichlich verfügbaren Rohstoffen beruhen, die Energiesicherheit und -souveränität verbessern und eine resiliente und nachhaltige Energiezukunft ermöglichen.

Die bedeutenden Fortschritte in der Physik im letzten Jahrhundert haben unser Verständnis verschiedener Zustände der Materie erweitert. Jedoch sind die Eigenschaften des lebenden Zustands der Materie sowie die Entstehung komplexer räumlich-zeitlicher Strukturen in lebenden Systemen bis heute nicht vollständig geklärt. Daher bleibt die Identifizierung der physikalischen Prinzipien, die das Leben bestimmen, eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Das Exzellenzcluster ‚Physik des Lebens‘ (Physics of Life; PoL), eines von fünf Clustern an der Technischen Universität Dresden, hat sich zum Ziel gesetzt, diese Herausforderung anzugehen und die physikalischen Gesetze aufzudecken, die die dynamische Organisation lebender Materie bestimmen.

ORIGINS hat sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung des Universums vom Urknall bis zur Entstehung des Lebens zu verstehen und grundlegende Fragen der Menschheit zu beantworten. In den letzten sechs Jahren haben wir eine einzigartige Zusammenarbeit zwischen Bio-, Teilchen-und Astrophysikern in München aufgebaut, um die Ursprünge des Universums zu enträtseln, von Quantenfluktuationen über dieBildung von Galaxien, Sternen und Planeten bis hin zur Entstehung des Lebens.