Auszeichnung ERC-Grant für zwei Karlsruher Forscher

Zwei Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erhalten vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council – ERC) je einen Consolidator Grant für ihre Projekte. Dr. Tonya Vitova untersucht mit spektroskopischen Methoden Verbindungen der Actinoide. Prof. Laurent Schmalen arbeitet daran, den Energieverbrauch von Kommunikationssystemen zu reduzieren.

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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Karlsruhe – Dr. Tonya Vitova untersucht im Projekt „The Actinide Bond“ mit innovativen spektroskopischen Methoden Verbindungen der Actinoide, um u.a. das Umweltverhalten solcher Elemente besser zu verstehen. Prof. Laurent Schmalen arbeitet im Projekt „RENEW“ daran, die Komplexität und den Energieverbrauch von Kommunikationssystemen zu reduzieren, um diese leistungsfähiger und umweltfreundlicher zu machen. Der ERC fördert jedes der beiden Projekte in den kommenden fünf Jahren mit bis zu zwei Millionen Euro.

Die frühen Actinoide, d.h. die im Periodensystem aufeinanderfolgenden chemischen Elemente von Thorium bis Curium, stellen die physikalische und chemische Grundlagenforschung vor große Herausforderungen: Das Verständnis der Elektronenstruktur und des Bindungsverhaltens dieser radioaktiven Elemente ermöglicht u.a. die Entwicklung fortschrittlicher pharmazeutischer Wirkstoffe zur gezielten Behandlung von Krebserkrankungen sowie die Entwicklung neuer Sanierungsmethoden für radioaktiv kontaminierte Gebiete und ein verbessertes Verständnis des Verhaltens der Actinoide in der Umwelt. Dr. Tonya Vitova, Leiterin der Gruppe Hochauflösende Emissionsspektroskopie am Institut für Nukleare Entsorgung (INE) des KIT, konzentriert sich in ihrem Projekt „The Actinide Bond – Actinide Bond Properties in Gas, Liquid and Solid State“ auf den Zusammenhang zwischen der Kovalenz und der Stärke der chemischen Bindung der Actinoide in gasförmigen, flüssigen und festen Materialien. Sie nutzt die am INE verfügbaren radiochemischen Labore und verbindet auf Synchrotronstrahlung basierende röntgenspektroskopische Methoden mit quantenchemischen Berechnungen, um Verfahren zur Auswahl von geeigneten Actinoid-Materialien oder Komplexbildern für verschiedene Anwendungen zu entwickeln. Von wesentlicher Bedeutung für ihre Arbeit sind innovative Technologien, die auf der hochintensiven Synchrotronstrahlung des Elektronenspeicherrings KARA auf dem Campus Nord des KIT basieren.

Die Nachfrage nach datenintensiven Kommunikationsdiensten, z.B. Videostreaming, wächst immer noch exponentiell. Der zunehmende Datenverkehr lässt sich nur bewältigen, wenn die Komplexität der Datenverarbeitung in den Sende- und Empfangseinrichtungen der Netzwerke radikal reduziert wird. Zudem ist das weltweite Kommunikationsnetz für einen erheblichen Anteil des globalen Energieverbrauchs verantwortlich. Im Projekt „RENEW – Reinventing Energy Efficiency in Communication Networks“ arbeitet Professor Laurent Schmalen vom Institut für Nachrichtentechnik (CEL) des KIT mit seinem Team an Lösungen, um sowohl die Komplexität als auch den Stromverbrauch der Kommunikationstechnik zu reduzieren, was höhere Datenraten und bessere Umweltverträglichkeit ermöglicht. Mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen Lernens reduzieren die Forscher die kostenintensiven Algorithmen der Empfänger. Diese werden in ihre atomaren Einzelteile zerlegt und mit KI-Verfahren so zusammengesetzt, dass der gewünschte Kompromiss zwischen hoher Leistungsfähigkeit einerseits und niedrigem Energieverbrauch andererseits erreicht wird. In Vorabuntersuchungen gelang es den Wissenschaftlern u.a. bereits, die Decodierung bestimmter fehlerkorrigierender Codes wesentlich zu vereinfachen. Da die Fehlerkorrektur im Empfänger üblicherweise am meisten Energie verbraucht, birgt dieser Ansatz ein enormes Potenzial für den Entwurf und die Verwirklichung enegieeffizienter Kommunikationstechnik.

Der Europäische Forschungsrat fördert mit Consolidator-Grants-Projekte herausragender Wissenschaftler, deren Promotion sieben bis zwölf Jahre zurückliegt und deren eigene unabhängige Arbeitsgruppe sich in der Konsolidierungsphase befindet. In der Ausschreibungsrunde 2020 hat der ERC Consolidator Grants für 327 Projekte in 23 Ländern mit einem Gesamtvolumen von 655 Millionen Euro vergeben. 2506 Anträge waren eingegangen; damit beträgt die Bewilligungsquote rund 13 Prozent.

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