TU-Wien erhält heuer gleich drei der renom­mier­ten START-Preise. Jung­for­scher Laura Don­nay, Julian Léo­nard und Han­nes Mikula wer­den vom FWF mit der begehr­ten Prä­mie­rung ausgezeichnet. 

Der START-Preis vom Öster­rei­chi­schen Wis­sen­schafts­fonds FWF gilt als die wich­tigste öster­rei­chi­sche Aus­zeich­nung für junge Wis­sen­schaft­le­rIn­nen. Die Aus­zeich­nung ist mit bis zu 1,2 Mil­lio­nen Euro dotiert und soll exzel­lente Nach­wuchs­wis­sen­schaft­ler dabei unter­stüt­zen, eine eigene For­schungs­gruppe auf inter­na­tio­na­lem Spit­zen­ni­veau aufzubauen.

Aktu­ell gehen nun für die­ses Jahr gleich drei der ins­ge­samt sechs START-Preise an die TU Wien. Die Phy­si­ke­rin Laura Don­nay wird für ihre For­schung an Schwar­zen Löchern aus­ge­zeich­net, Julian Léo­nard erhält den Preis für ein neues Quan­ten-Com­pu­ting-Kon­zept und Han­nes Mikula erforscht Mög­lich­kei­ten, Tumor­zel­len gezielt zu bekämp­fen, ohne dabei gesunde Zel­len zu beschä­di­gen. Alle drei bli­cken bereits auf eine inter­na­tio­nale For­schungs­kar­riere zurück, unter ande­rem an der Har­vard Uni­ver­sity (US).

Laura Don­nay: Die Sym­me­trien Schwar­zer Löcher
Schwarze Löcher gehö­ren wohl zu den merk­wür­digs­ten Objek­ten im Welt­all und wer­fen noch immer neue Rät­sel auf. Laura Don­nay, START-Preis­trä­ge­rin 2021, möchte einige Schlüs­sel­fra­gen der Phy­sik Schwar­zer Löcher auf­klä­ren und ins­be­son­dere den Ursprung ihrer enor­men Entro­pie ver­ste­hen. Den Ansatz, den die junge For­sche­rin dabei ver­folgt, ist erst wenige Jahre alt: Im Jahre 2015 ent­deckte Don­nay, dass in der Nähe der Ereig­nis­ho­ri­zonte Schwar­zer Löcher unend­li­che Sym­me­trien auf­tre­ten. Die­ses Phä­no­men wird als „wei­ches Haar“ bezeich­net. Don­nay erwar­tet, dass die dort beob­ach­te­ten Sym­me­trien wich­tige Ein­bli­cke in die Phy­sik Schwar­zer Löcher geben.

Um Licht ins Dun­kel zu brin­gen, kom­bi­niert die Phy­si­ke­rin nun zwei Ansätze: Die neu ent­deck­ten Raum­zeit­sym­me­trien und das holo­gra­phi­sche Prin­zip. Letz­te­res zeigt völ­lig neue Ver­bin­dun­gen zwi­schen Gra­vi­ta­ti­ons­theo­rien und Quan­ten­feld­theo­rien auf. Es spielt in der theo­re­ti­schen Phy­sik eine zen­trale Rolle, wenn man die fun­da­men­ta­len Eigen­schaf­ten der Quan­ten­gra­vi­ta­tion ent­schlüs­seln möchte. 

Rech­nen mit Quantenteilchen
Julian Léo­nard wech­selt mit sei­nem START-Preis von der Har­vard Uni­ver­sity ans Atom­in­sti­tut der TU Wien. In sei­nem Pro­jekt „OPTI­MAL“ möchte er ein neues Quan­tum-Com­pu­ting-Kon­zept rea­li­sie­ren. Dafür müs­sen grund­sätz­lich zwei wich­tige Vor­aus­set­zun­gen erfüllt sein: Einer­seits braucht es Quan­ten­sys­teme, die Infor­ma­tion spei­chern kön­nen, etwa ein­zelne Atome, und ande­rer­seits braucht es einen Mecha­nis­mus für Mani­pu­la­tion und Ver­schrän­kung die­ser Quan­ten­ele­mente, denn nur so kön­nen Quan­ten­al­go­rith­men ange­wandt und Berech­nun­gen durch­ge­führt werden.

Léo­nard möchte das errei­chen, indem er neu­trale Atome zwi­schen zwei Spie­geln plat­ziert. Es han­delt sich um Spe­zi­al­spie­gel mit extrem hoher Reflek­ti­vi­tät, sodass Pho­to­nen mil­lio­nen­fach hin und her gespie­gelt wer­den kön­nen. Auf diese Weise kann erreicht wer­den, dass die Licht­teil­chen mit genau den gewünsch­ten Ato­men auf genau die rich­tige Weise wech­sel­wir­ken, um ganz gezielt ver­schie­dene Atome quan­ten­phy­si­ka­lisch mit­ein­an­der zu ver­schrän­ken und Infor­ma­tion zu über­tra­gen. Sowohl Atome als auch Licht müs­sen sehr prä­zise kon­trol­liert wer­den, um mit einem sol­chen Kon­zept Rechen­ope­ra­tio­nen durch­füh­ren zu können.

Punkt­ge­naue Krebstherapie
Krebs­zel­len zu töten, wäre eigent­lich gar nicht so schwie­rig. Die große Her­aus­for­de­rung in der Krebs­the­ra­pie besteht darin, andere Zel­len zu scho­nen. Wenn nicht nur Tumor­zel­len, son­dern auch gesunde Zel­len ange­grif­fen wer­den, kann das zu schwe­ren Neben­wir­kun­gen füh­ren. Han­nes Mikula möchte in sei­nem For­schungs­pro­jekt an che­mi­schen Metho­den arbei­ten, Wirk­stoffe ziel­ge­rich­tet in Krebs­zel­len zu trans­por­tie­ren – und nir­gendwo anders hin. Dafür wer­den spe­zi­elle Mole­küle und Reak­tio­nen ent­wi­ckelt, mit denen der Wirk­stoff in die Krebs­zelle trans­por­tiert und erst dann frei­ge­setzt wer­den kann, wenn er am Ziel­ort ange­kom­men ist. 

Um das zu errei­chen, sol­len che­mi­sche Kas­ka­den ent­wi­ckelt wer­den: Das Trans­port­mo­le­kül muss nicht nur an der Krebs­zelle ando­cken und den Wirk­stoff abge­ben, man muss auch sicher­stel­len, dass das Wirk­stoff­mo­le­kül dann tat­säch­lich in die Krebs­zelle ein­ge­schleust und nicht ver­se­hent­lich von benach­bar­ten, gesun­den Zel­len auf­ge­nom­men wird. Mikula wird dazu mit sei­nem Team am Insti­tut für Ange­wandte Syn­the­se­che­mie der TU Wien mehr­stu­fige che­mi­sche Pro­zesse ent­wi­ckeln, die es ermög­li­chen sol­len, Wirk­stoffe in einer zel­lu­lä­ren Umge­bung gezielt navi­gie­ren zu können.