Modellierungsansätze und Computersimulationen von Makromolekülen

Zeit: 29. November 2007 bis 01. Dezember 2007
Ort: Institut für Theoretische Physik
Vor dem Hospitaltore 1
70 Experten der Theoretischen und der Experimentalphysik aus 10 Nationen, darunter aus Frankreich, Schweden, Großbritannien und Deutschland, aber auch aus Israel, Russland, Polen und Ungarn kommen zum traditionellen Workshop „Neue Entwicklungen in der Computerphysik“ (CompPhys07). Auf der Tagesordnung des 8. Workshops stehen unter anderem Modellierungsansätze und Computersimulationen von Makromolekülen. Veranstaltet wird der Workshop vom Naturwissenschaftlich-Theoretischen Zentrum der Universität Leipzig.

Makromoleküle haben eine relativ große Molekülmasse und bestehen aus bis zu mehreren 100 000 Bausteinen. „Sie bilden die Grundlage für Plastikmaterialien, für viele Farben und sie werden in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt.“, sagt Professor Dr. Wolfhard Janke, Leiter der Abteilung „Computerorientierte Quantenfeldtheorie“ am Institut für Theoretische Physik der Leipziger Universität und Veranstalter des internationalen Workshops. „In der speziellen Form von Proteinen spielen sie eine wichtige Rolle bei allen Vorgängen des Lebens.“ Dabei sei es von besonderer Wichtigkeit, wie sich Proteine in ihre dreidimensionale Anordnung falten, wie sie an Membranen andocken und wie sie aneinander haften.

„Ein besseres Verständnis der grundlegenden Mechanismen könnten Simulationsverfahren bringen. Sind diese zuverlässig, könnten daraus wichtige Schlussfolgerungen für die Bekämpfung bisher unheilbarer Krankheiten wie Alzheimer gezogen werden.“, so Janke weiter. “ Von aktuellem praktischen Interesse sind aber auch die Wechselwirkung von organischen Proteinen mit anorganischen Festkörperoberflächen.“ Ein Ziel sei es z.B., die kontrollierte Selbstorganisation von Molekülstrukturen an Halbleiteroberflächen so gut zu verstehen, dass sie bei opto-elektronischen Bauelementen von Bedeutung werden könnten.

Dieser Themenschwerpunkt spielt auch eine große Rolle in der Graduiertenschule „Building with Molecules and Nano-objects“, kurz BuildMoNa“, für die die Universität Leipzig im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder den Zuschlag bekam, und im internationalen Promotionskolleg „Statistical Physics of Complex Systems“, das seit diesem Sommer durch die Deutsch-Französische Hochschule gefördert wird.

Vielfalt von Computersimulationen

Neben diesem Schwerpunkt werden Fragestellungen zur dynamischen Entwicklung komplexer Systeme fernab vom Gleichgewicht diskutiert, aber auch Gittereichtheorien zur Beschreibung der Eigenschaften von Elementarteilchen sowie Überlegungen zur Quanteninformatik. „Diese scheinbar weit auseinanderliegenden Gebiete haben oft erstaunlich ähnliche Grundlagen, die immer wieder für gegenseitige Anregungen sorgen und so eine gemeinsame Behandlung in einem Workshop sehr fruchtbar machen.“, resümiert Professor Janke.

Durch diese bewusst interdisziplinäre thematische Ausrichtung ist der Workshop im Zentrum von Physik, Chemie und Biologie bzw. den profilbildenden Forschungsbereichen PbF1, PbF2 und PbF3 angesiedelt.

Modellierung von „Nanotubes“

Am Donnerstag Abend findet das gemeinsam mit dem Workshop veranstaltete Physik-Kolloquium der Fakultät für Physik und Geowissenschaften statt. Professor Joan Adler vom Technion in Haifa, Israel, ist eine Spezialistin auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation von „Carbon Nanotubes“. Sie spricht über ihre Forschungsergebnisse zu diesen aufgerollten nanoskopischen Graphitzylindern. Dabei wird Adler auch erläutern, wie potentielle Anwendungen als Membranen für Gasseparation und als Massensensor zum „Abwiegen“ sehr kleiner Moleküle aussehen könnten. Die in Zusammenarbeit mit Chemie- und Elektroingenieuren erarbeiteten neuen Erkenntnisse werden auch durch Computeranimationen graphisch illustriert. Dieser Themenkomplex hat einen engen Bezug zu der gerade eingerichteten sächsischen Forschergruppe „From Local Constraint to Macroscopic Transport“.

Professor Wolfhard Janke freut sich vor allem darüber, dass sich zum traditionellen Workshop nicht nur Wissenschaftler aus Westeuropa angemeldet haben, sondern wie schon im letzten Jahr auch wieder Kollegen aus Russland, Ungarn und Polen. Insbesondere mit der Universität in Krakow habe man über eine Institutspartnerschaft der Alexander von Humboldt Stiftung inzwischen eine sehr enge Zusammenarbeit aufgebaut.

weitere Informationen:

Prof. Dr. Wolfhard Janke
Telefon: 0341 97-32725
E-Mail: janke@itp.uni-leipzig.de