Theoretische Physik der Lebenden Materie

Wir erforschen die Struktur und Dynamik von komplexen Flüssigkeiten, aktiver weicher Materie und biologischen Systemen mit theoretischen und numerischen Modellen und Methoden — auf der Basis physikalischer Prinzipien und Mechanismen. Im Vordergrund steht die Untersuchung und das Verständnis von Systemen fern des thermischen Gleichgewichts, insbesondere das kollektive Verhalten selbst-angetriebener mesoskopischer Objekte, aber auch von der Strömung von Biofluiden.

Schwerpunkte unserer Forschung

Synthetische Zellen

Synthetische Zellen

Lokalisierte Kräfte aus dem Inneren einer Zelle bestimmen die Deformation und Migration als Reaktion auf äussere Einflüsse. Künstliche Zellen können zur Aufklärung der Mechanismen beitragen und später einmal als Miniatur-Fabriken oder Mikro-Roboter funktionieren.

Blut -- Strömung und Funktion

Blut -- Strömung und Funktion

Die Strömungseigenschaften von Blut in Mikrokapillaren wird durch die Form und Deformabilität der roten Blutkörperchen bestimmt. Die Strömung beeinflusst aber auch viele andere Zellen und Proteine im Blut, die unter anderem für die Immunantwort und die Blutgerinnung verantwortlich sind.

Spermien in Mikrokanälen

Spermien in Mikrokanälen

Spermien schwimmen in einer Flüssigkeit sich durch die schlangenähnliche Bewegung ihres Schwanzes, des "Flagellums". Der resultierende Antrieb führt zu einer erhöhten Aufenthaltswahrscheinlichkeit an Wänden -- wichtig für die Reise durch den Eileiter, aber auch in mikrofluidischen Bauelementen.

Wirbelbildung aktiver Teilchen

Wirbelbildung aktiver Teilchen

Aktive Brown'sche Kügelchen haben eine bevorzugte Antriebs- richtung, aber ihr isotropes Wechselwirkungspotential bedingt keinerlei Ausrichtung ihrer Orientierungen. Dennoch bilden sie kollektive Wirbel und Strömungen -- aufgrund einer bewegungsbedingten
Sortierung an Grenzflächen.

Nanoteilchen an Membranen

Nanoteilchen an Membranen

Eine grosse Vielfalt synthetischer und biologischer Nanoteilchen wechselwirkt mit der Zell- membran. Dies betrifft etwa die Invasion der Zelle durch Viren, oder die Nanotoxizität industriel- ler Nanoteilchen. Die Aufnahme in die Zelle wird durch viele Faktoren, wie Grösse, Form, und Oberflächen-Chemie, bestimmt.

Meldungen und Termine

Synthetische Zellen

Synthetische Zellen: Formen und Bewegungen steuern

Lebende Zellen können unter­schied­lichste Formen annehmen, etwa um sich fortzubewegen, durch Eng­stellen zu schlängeln oder Nähr­stoffe aufzunehmen. Krankheitserreger nutzen diese Fähigkeiten der aktiven Fort­bewegung zum Beispiel, um in gesundes Gewebe einzudringen. Die physi­kalischen Grundlagen dieser komplexen Prozesse haben Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der ETH Zürich nun mit einem neuen Modellsystem untersucht.

International Conference

Online Conference Motile Active Matter

The motility of cells and microorganisms is a cornerstone of the existence of life and an outstanding achievement of evolution.

LogoIHS_jpg

International Helmholtz Research School

Intense training in Biophysics and Soft Matter and a comprehensive framework of experimental and theoretical tools. More

softcomp.jpg

Softcomp

Softcomp begann als Network of Excellence (NoE), unterstützt von der EU, mit dem Ziel, eine fundierte Wissensbasis für das intelligente Design von funktionellen Verbundwerkstoffen aus Weicher Materie im Nanobereich zu schaffen.

PHYMOTSLogo_jpg

EU-ITN PHYMOT

The European Training Network PHYMOT studies the Physics of Microbial Motility by combining experimental, simulational, and theoretical approaches.

SFB985_jpg

Functional Microgels

Der SFB verbindend Forschungsgruppen aus der Polymerphysik, Chemie, Verfahrenstechnik und den Lebenswissenschaften.

Microswimmers Fokus

Microswimmers

The DFG Priority Program SPP1726 "Microswimmers –from single particle motion to collective behaviour" investigates the physical behaviour of active colloids and motile biological microorganisms.

LAPASO

LAPASO

Microfluidic particle fractionation based on the inherent properties of e.g. cells, microorganisms and organelles offers significant improvements over conventional techniques.