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TU Berlin

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Summary in English and in German

Nonequilibrium collective dynamics is ubiquitous in science, nature, and even daily life as the Mexican wave in a stadium or the rhythmic applause in a concert demonstrate. The Research Training Group studies collective dynamics of interacting entities in the microscopic world where they are subject to noise and where they constantly dissipate energy into their environment. Electrons under nonequilibrium show complex phase behavior. Densely packed micrometer-sized particles, which flow with a solvent through a microchannel, exhibit oscillations and random avalanche-like events. A cell uses the collective dynamics of filaments that form the cellular skeleton to crawl on a surface.
These examples belong to systems which the Research Training Group aims to study in the second funding period. Our research program continues with its three focused project areas that concentrate on different classes of material. First, in hard condensed matter, we address non-linear transport and quantum optics in semiconductor nanostructures. Second, we investigate structure formation and response of several soft-matter systems driven into nonequilibrium by external fields. Third, various aspects of biological cell motility are studied ranging from internal mechanisms to single cell motion in a chemical field and to collective dynamics of bacteria.
The Research Training Group implements an interdisciplinary approach where we identify common features of the projects in these research areas. In the second funding period the common features will concern noise and fluctuations, reservoirs and external fields, as well as networks. Our projects are mainly theoretical with strong links to experiments. In addition, two experimental groups participate. Together, they form a coherent research program related to material science, one of the key research areas of TU Berlin.
Our qualification program seeks to educate the Ph.D. students to become independent researchers or professionals that compete on an international stage at the highest level either in academia or in industry. Besides regular lecture courses, the program has a strong international component. It promotes the presentation and rhetorical skills of our students through active participation in conferences and seminars and by a lively guest program. All these measure ideally prepare our students for the academic or industrial job market.


Kollektive Dynamik im Nichtgleichgewicht ist allgegenwärtig in Wissenschaft, Natur und selbst im Alltag, wie die La-Ola-Welle im Stadion oder der rhythmische Applaus in einem Konzert zeigen. Das Graduiertenkolleg untersucht die kollektive Dynamik wechselwirkender Einheiten in der mikroskopischen Welt, wo sie ständigem Rauschen unterliegen und Energie in ihre Umgebung dissipieren. Elektronen im Nichtgleichgewicht offenbaren komplexes Phasenverhalten. Mikrometer große Teilchen, die dicht gepackt in einem Lösungsmittel durch einen Mikrokanal fließen, zeigen Oszillationen oder lawinenartige Ereignisse. Eine Zelle verwendet die kollektive Dynamik von Filamenten, die das zelluläre Skelett bilden, um über eine Oberfläche zu kriechen.
Diese Beispiele gehören zu Systemen, die das Graduiertenkolleg beabsichtigt, in der zweiten Finanzierungsperiode zu untersuchen. Unser Forschungsprogramm verwendet weiterhin seine drei fokussierten Projektbereiche, die sich auf verschiedene Materialklassen konzentrieren. Erstens, innerhalb der harten kondensierten Materie behandeln wir den nichtlinearen Transport und die Quantenoptik in Halbleiter-Nanostrukturen. Zweitens, erforschen wir Strukturbildung und Reaktion mehrerer Systeme der weichen Materie, die durch externe Felder ins Nichtgleichgewicht getrieben werden. Drittens, untersuchen wir verschiedene Aspekte zellulärer Bewegung ausgehend von internen Mechanismen über Zellbewegung in einem chemischen Feld bis hin zu kollektiver Dynamik von Bakterien.
Das Graduiertenkolleg verfolgt einen interdisziplinäre Zugang, bei dem wir Gemeinsamkeiten der Projekte in diesen Forschungsgebieten identifizieren. In der zweiten Förderperiode werden die Gemeinsamkeiten Rauschen und Fluktuationen, Reservoirs und externe Felder, als auch Netzwerke betreffen. Unsere Projekte sind hauptsächlich theoretisch mit starkem Bezug zum Experiment. Auch zwei experimentelle Gruppen nehmen teil. Zusammen bilden sie ein kohärentes Forschungsprogramm mit Bezügen zu material science, einem der Forschungsfelder der TU Berlin.
Unser Qualifizierungsprogramm beabsichtigt, die Promovierenden zu unabhängigen Forschern oder für die freie Wirtschaft so auszubilden, dass sie international auf dem industriellen und akademischen Arbeitsmarkt in höchstem Maße konkurrenzfähig sind. Neben regelmäßigen Vorlesungen hat das Programm eine starke internationale Komponente. Es fördert die Präsentations- und rhetorischen Fähigkeiten der Promovierenden, indem sie aktiv an Konferenzen und Seminaren teilnehmen sowie durch ein reges Gastprogramm. Alle diese Maßnahmen bereiten unsere Promovierenden in idealer Weise auf den akademischen Arbeitsmarkt oder die freie Wirtschaft vor.

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