Das Ziel unseres Forschungsteams ist es, durch theoretische Modellierung und modernste Multiskalen-Simulationsmethoden eine Brücke zwischen der traditionellen Physik der weichen Materie, der Biophysik und der Materialforschung zu schlagen. Wir streben, die Zusammenhänge zwischen Form, Materialeigenschaften und biologischer Funktion für ein breites Spektrum synthetischer und natürlicher weicher Materialien im und außerhalb des Gleichgewichts aufzudecken. Wir nutzen dieses grundlegende Verständnis, um (biologische) Makromoleküle mit maßgeschneiderten Eigenschaften für spezifische Anwendungen zu entwickeln. Zu unseren Arneotsthemen gehören die Struktur und Dynamik teilweise gefalteter Polymere in Lösung und in Kondensaten, die Selbstorganisation von Nanopartikeln in dichten und eingeschränkten zellähnlichen Umgebungen und der gezielte Aufbau weicher Materialien durch externe Stimuli und interne Aktivität.

Viele biologische Systeme sind von Natur aus mehrskalig, zum Beispiel haben Zellen eine Größe von bis zu mehreren Mikrometern und enthalten eine Vielzahl verschiedener Komponenten, die aus Makromolekülen in der Größenordnung von einigen Nanometern bestehen (siehe Abbildung). Die Aufdeckung und Vorhersage der physikalischen Eigenschaften dieser Systeme erfordert die Entwicklung modernster In-silico-Modelle, die die relevante Physik genau erfassen und gleichzeitig effizient genug sind, um die relevanten Längen- und Zeitskalen zu erreichen. Durch die Nutzung unseres Fachwissens im Bereich der klassischen Polymerphysik ist unsere Gruppe führend bei der Entwicklung von solchen Modellen und Algorithmen, die den Weg für neue Erkenntnisse ebnen.

Simulationsschnappschuss eines biomolekularen Kondensats, das von intrinsisch ungeordneten Proteinen gebildet wird.