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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2022-01-01 - 2025-12-31

Die Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks von Ingenieurbauwerken in allen Größenordnungen wird von entscheidender Bedeutung sein, um die mit der globalen Erwärmung verbundenen Risiken zu mindern. Naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe, insbesondere duroplastisch gebundene Verbundwerkstoffe (NFC) und tragende Holzverbundwerkstoffe, sind eine nachhaltige Grundlage für eine neue Generation hochleistungsfähiger und umweltverträglicher Konstruktionswerkstoffe. Die potenziellen Anwendungen sind breit gefächert und reichen von der Automobil- und Bauindustrie bis hin zur Erzeugung erneuerbarer Energien. Ungelöste Herausforderungen bei der Anwendung in Automobilen, Windkraftanlagen oder Gebäuden sind die extremen mechanischen und thermischen Belastungen und die daraus resultierenden Schäden, in vielen Fällen mit katastrophalen Auswirkungen (Zerbrechen von Windkraftanlagenflügeln, Einsturz statisch wichtiger Gebäudeteile oder von Bauteilen in Autos, die zu Verkehrsunfällen führen). Daher ist die frühzeitige Erkennung übermäßiger Spannungen, der Auswirkungen kleiner Ungleichgewichte im Herstellungsprozess, der Feuchtigkeitsaufnahme usw. ein kritischer Erfolgsfaktor. Ziel des Projekts ist es, das volle Potenzial nachhaltiger Verbundwerkstoffe in einem breiten Spektrum von Anwendungen durch intelligente, immersive und integrierte Sensorkörper und Materialien zu erschließen, die, wo immer möglich, intrinsische Materialeigenschaften nutzen, eine vorausschauende, langfristige Überwachung ermöglichen und somit sichere Alternativen zu herkömmlichen, umweltschädlichen Systemen bieten.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2022-01-01 - 2024-12-31

Dieses Projekt beinhaltet die Teilnahme an IEA Bioenergy Task33 - Thermische Vergasung von Biomasse für das Triennium 2022 - 2024, die inter- und nationale Vernetzung und die Weiterverbreitung der Informationen innerhalb von Österreich. Das Ziel von IEA Bioenergy Task33 ist es die thermische Vergasung von Biomasse und Abfall zu unterstützen und zu fördern. Die Aktivitäten des Tasks 33 sind Koordination der Forschungsaktivitäten der einzelnen Mitgliedsländer um nichttechnische Barrieren zu identifizieren und wenn möglich diese zu beseitigen. Der Erfahrungsaustausch und die gemeinsamen Aktivitäten in diesem Task sind für Österreich sehr wertvoll, da zurzeit einige neue Vergasungsprojekte implementiert werden, wo die Erfahrungen aus den Projekten in anderen Ländern auf diesem Wege einfließen können.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-08-01 - 2023-07-31

Metalle in Biomolekülen sind überraschend häufig und essentiell für viele biologische Aktivitäten und physiologische Funktionen wie z.B. Atmung oder Photosynthese. Etwa ein Drittel aller Proteine sind Metalloproteine, diese koordinieren Metalle typischerweise durch Aminosäurereste oder organische Co-Faktoren. Metalloproteine wurden eingehend untersucht, um ihre Struktur, Funktion und insbesondere die Metall-Ligand-Wechselwirkungen zu verstehen, die für die Entwicklung von Metalloenzyminhibitoren und Metallodrugs von Bedeutung sind. Die Modellierung und Simulation von Metalloproteinen ist in verschiedener Hinsicht eine Herausforderung. Molekulardynamik-Simulationen (MD) zusammen mit klassischen Kraftfeldern reichen nicht aus, um das Verhalten von Metallen und koordinierten Atomen zu beschreiben. Eine quantenmechanische (QM) Beschreibung der Systeme ist erforderlich, um elektronische Effekte zu erfassen. Die Effizienz dieser Methoden ist jedoch im Zusammenhang mit QM/MM-Hybridansätzen, die zur Untersuchung großer und komplexer Biomoleküle notwendig sind, eher gering. Um solche Hybridsysteme zu beschleunigen, scheinen Ansätze des maschinellen Lernens vielversprechend zu sein. Mit den Fortschritten der Algorithmen können QM-Potenziale reproduziert werden. Neuartige Ansätze in der computergestützten Chemie nutzen neuronale Netze (NNs) für die Quantenbeschreibung. Mit diesem Projekt schlagen wir einen hybriden NN/MM-MD Workflow vor, den wir in das GROMOS-Simulationspaket implementieren und die entwickelte Methodik auf Koordinationsverbindingen zunehmender Komplexität anwenden werden. Auf diese Weise hoffen wir, die Beschreibung von Metall-Ligand Wechselwirkungen in klassischen Simulationen mit einem spezifischen Schwerpunkt auf Metalloproteine zu verbessern. Das Projekt ebnet den Weg für zahlreiche Anwendungen und wird die Berechnung von Unterschieden in der freien Energie auf einer QM/MM Ebene ermöglichen, ohne die methodischen Herausforderungen und Kosten. Wir erwarten, dass ein erfolgreicher Abschluss der Arbeit erhebliche Auswirkungen auf dem Gebiet der molekularen Simulationen von Metalloproteinen haben wird.

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