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Credit: University of Luxembourg
Luxemburg, 26. April 2022 - Professor Alexandre Tkatchenko, Leiter des Fachbereichs Physik und Materialwissenschaften und Professor für theoretische chemische Physik an der Universität Luxemburg, wurde mit einem Advanced Grant (AdG) ausgezeichnet, dem prestigeträchtigsten vom Europäischen Forschungsrat (ERC) vergebenen Preis für einen Forscher. Das Forschungsprojekt bezieht sich auf den erweiterten Bereich der Quanten-Materialien in Physik, Chemie und Biologie, die verblüffende und nützliche Eigenschaften aufweisen, die nur durch die Quantenmechanik erklärt werden können.
Prof. Tkatchenko erhält für sein multidisziplinäres Forschungsprojekt mit dem Titel "Field-Theory Approach to Molecular Interactions" (FITMOL), das die Bereiche Quantenmechanik, maschinelles Lernen, komplexe Materialien und Hochleistungsrechnen (HPC) umfasst, eine Förderung in Höhe von 2,5 Millionen Euro über fünf Jahre. Das FITMOL-Projekt zielt darauf ab, einen Paradigmenwechsel in unserer Fähigkeit herbeizuführen, intra- und intermolekulare Wechselwirkungen in komplizierten und großen molekularen Systemen genau zu modellieren und zu verstehen, was für chemische und biomedizinische Anwendungen von unmittelbarer Bedeutung ist. Das Projekt wird sich direkt auf die Forschung auswirken, von einzelnen Molekülen bis hin zu realistischen biomolekularen Strukturen, die ein breites Spektrum funktioneller biologischer Systeme abdecken (z. B. gelöste Protein/Protein- und Enzym/DNA-Komplexe).
In den vergangenen zehn Jahren haben Prof. Tkatchenko und sein Forschungsteam auf der Grundlage der Quanten- und statistischen Mechanik Vorhersagemethoden und neuartige konzeptionelle Werkzeuge entwickelt, um Simulationen komplexer Moleküle und Materialien mit Tausenden von Atomen zu ermöglichen und zu verstehen. "Wir haben dies erreicht, indem wir fortgeschrittene Methoden der Quantenmechanik und neuartige Ansätze des maschinellen Lernens entwickelt haben, die von Tausenden von Forschern weltweit genutzt werden", erklärt Prof. Tkatchenko: "Meine Vision ist, dass die Aufdeckung der Funktionsmechanismen von (Bio-)Molekülen mit Millionen von Atomen eine konzeptionell neue Ebene von Methoden zur Modellierung molekularer Wechselwirkungen auf der Grundlage der (Quanten-)Feldtheorie erfordert. Die Erreichung dieses Ziels wird der wichtigste Durchbruch des FITMOL-Projekts sein."
Das Projekt von Prof. Tkatchenko ist sehr ehrgeizig", sagte Prof. Jean-Marc Schlenker, Dekan der Fakultät für Naturwissenschaften, Technik und Medizin. "Indem es die Dynamik großer Molekülkomplexe direkt auf der Ebene der Quantenfeldtheorie modelliert - was nur durch die enorme Rechenleistung möglich ist, die heute zur Verfügung steht -, verspricht es Fortschritte sowohl bei unserem grundlegenden Verständnis molekularer Wechselwirkungen als auch bei Anwendungen wie der Entdeckung von Arzneistoffen, wo die molekulare Dynamik eine Schlüsselrolle spielt. Diese ERC-Förderung, die elfte, die Mitglieder der Fakultät für Naturwissenschaften, Technik und Medizin gewonnen haben, unterstreicht einmal mehr die zentrale Rolle, die die Fakultät in der Spitzenforschung in Luxemburg spielt."
"Der ERC Advanced Grant ist eine weitere internationale Anerkennung von Prof. Tkatchenkos exzellenter Forschung und ein weiterer Beleg für die starke Positionierung unserer Universität in der Quantenforschung und -technologie", so Prof. Jens Kreisel, Vizerektor für Forschung. "Zusätzlich zu den laufenden Projekten in den Bereichen Quantenwissenschaft, Quantencomputing und Quantenkommunikation verspricht diese ERC-Förderung ein grundlegendes Verständnis und die Entdeckung von Arzneistoffen. Das Projekt erfordert beträchtliche HPC-Ressourcen, die über die HPC-Infrastruktur der Universität und den neuen luxemburgischen Supercomputer MeluXina bereitgestellt werden."
Luxemburg: ein fruchtbarer Boden für exzellente interdisziplinäre Forschung mit Wirkung
"Der ERC Advanced Grant ist eine weitere internationale Anerkennung für die exzellente Forschung von Prof. Tkatchenko und ein weiterer Beleg für die starke Positionierung unserer Universität in der Quantenforschung und -technologie", so Prof. Jens Kreisel, Vizerektor für Forschung. "Zusätzlich zu den laufenden Projekten in den Bereichen Quantenwissenschaft, Quantencomputing und Quantenkommunikation verspricht dieser ERC-Grant auch ein grundlegendes Verständnis biologischer Systeme. Das Projekt erfordert umfangreiche HPC-Ressourcen, die über die HPC-Infrastruktur der Universität und den neuen luxemburgischen Supercomputer MeluXina bereitgestellt werden."
Seit Prof. Tkatchenko 2015 nach Luxemburg kam, hat sein Team mehr als 10 Millionen Euro an kompetitiven Fördermitteln vom luxemburgischen Nationalen Forschungsfonds, der Europäischen Kommission und dem INstitute of Advanced Studies der Universität Luxemburg eingeworben und Kooperationsprojekte mit Industriepartnern wie Google und Janssen Pharmaceuticals durchgeführt.
Ein starkes Netzwerk internationaler Experten sowie eine enge Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine, des Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) und anderer nationaler Institutionen werden zur erfolgreichen Umsetzung des multidisziplinären FITMOL-Projekts und den geplanten Anwendungen zur Vorhersage neuartiger Funktionalitäten in nanoskaligen Materialien und biologischen Systemen beitragen.
Insgesamt vergab der ERC in diesem Jahr AdG-Fördermittel in Höhe von 624 Millionen Euro an 253 führende Forscher in 21 europäischen Ländern. Ihre Arbeit soll neue Erkenntnisse zu vielen Themen liefern, z. B. zur Nutzung der Mathematik, um bessere Wege für den Einsatz von Antibiotika und Chemotherapie zu finden, zum Schutz der biologischen Vielfalt auf Inseln, zur Erforschung der kosmischen Dämmerung und zum Verständnis, wie sich Sprachlaute im Laufe der Zeit verändern. Mit den ERC Advanced Grants sollen exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in einem beliebigen Fachgebiet unterstützt werden, die in der Forschung führend sind und eine anerkannte Erfolgsbilanz vorweisen können.
Dies ist der vierte ERC Advanced Grant, der an die Universität Luxemburg vergeben wird und der vierte Flagship Grant, den der Europäische Forschungsrat an Prof. Tkatchenko vergibt. Seine herausragenden Beiträge zur wissenschaftlichen Weiterentwicklung in der molekularen Modellierung wurden bereits mit einem Starting Grant im Jahr 2011, einem Consolidator Grant im Jahr 2017 und einem Proof-of-Concept Grant im Jahr 2020 ausgezeichnet. Insgesamt haben Forscher der Universität Luxemburg 19 ERC-Grants erhalten.