Heute, am 23. Juni 2026, hat die Universität Duisburg-Essen eine bedeutende Auszeichnung erhalten: Prof. Dr. Christof Schulz wurde mit einem ERC Advanced Grant in Höhe von 2,9 Millionen Euro ausgezeichnet. Dies geschieht im Rahmen seines Projektes zur Untersuchung der Herstellbarkeit und industriellen Umsetzung neuartiger Materialien, die in den letzten zehn Jahren mithilfe computergestützter Materialforschung und künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt wurden. Das Projekt, das den Titel Autonomous Aerosol Synthesis of Functional Nanomaterials (AEROSYN) trägt, zielt darauf ab, die Lücke zwischen theoretisch vielversprechenden Materialien und deren praktischer Nutzung in der Industrie zu schließen.

Ein zentrales Problem in der modernen Materialforschung ist die unzureichende Verständigung über die Synthetisierbarkeit dieser neuartigen Materialien. Die Forschungsarbeiten von Schulz und seinem Team konzentrieren sich auf fortschrittliche In-situ-Diagnostik und Echtzeit-Prozessüberwachung, unterstützt durch Machine Learning. Diese Technologien ermöglichen eine dynamische Betrachtung der Materialsynthese, wodurch isolierte Experimente überwunden werden.

Innovationen in der Materialforschung

Das AEROSYN-Projekt fokussiert insbesondere auf flammenbasierte Syntheseverfahren. Diese sind für die industrielle Produktion moderner Oxidmaterialien geeignet, was die praktische Relevanz der Forschung unterstreicht. Schulz stellt die Hypothese auf, dass komplexe Synthesevorgänge „Stabilitätsinseln“ beinhalten, in denen die Materialbildung stabil und vorhersagbar verläuft. Ein Ziel des Projekts besteht darin, diese Bereiche zu identifizieren und ihren Einfluss auf die Materialeigenschaften besser zu verstehen.

Schulz, der die Arbeitsgruppe „Reaktive Fluide“ am Institut für Energie- und Material-Prozesse (EMPI) leitet und ebenfalls Direktor des Research Center Future Energy Materials and Systems (RC FEMS) ist, betont die Herausforderung, dass Materialien je nach Herstellungsweg unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. Mit dem ERC Advanced Grant wird seine langjährige Forschungserfahrung anerkannt, die bereits 2014 durch den Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis gewürdigt wurde.

Die Rolle der Künstlichen Intelligenz

Künstliche Intelligenz spielt eine zunehmend herausragende Rolle in der Materialforschung. Durch tiefgreifende Datenanalysen und die Simulation komplexer Phänomene auf atomarer Ebene revolutioniert KI die herkömmlichen trial-and-error-Methoden. Diese werden zunehmend durch datengestützte Strategien ersetzt, die nicht nur den Innovationsprozess beschleunigen, sondern auch tiefere Einsichten in die Zusammenhänge zwischen Materialzusammensetzung und -eigenschaften ermöglichen. Materialien Hilfe hebt hervor, dass Methoden wie unüberwachtes Lernen und überwachte Modelle hierbei von wesentlicher Bedeutung sind.

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Die Verwendung von Machine Learning zur Vorhersage von Materialformeln mit optimalen Eigenschaften ist ein weiterer Schritt in der Integration von KI in die Materialwissenschaften. Roboterlaboratorien, die Synthese- und Testaufgaben übernehmen, zeigen die Automatisierung und Präzision, die mit KI-gestützten Systemen erreicht werden können. Somit ist die Kombination von KI mit fortschrittlicher experimenteller Technik ein zentraler Bestandteil von AEROSYN.

Laut CORDIS unterstützt der ERC Advanced Grant etablierte Forschungsleiter:innen, die nachweisbare Erfolge in der Forschung vorzuweisen haben. Die Auswahl erfolgt durch ein internationales Begutachtungsverfahren, bei dem die bahnbrechende Natur und die Durchführbarkeit der Forschungsvorhaben ausführlich bewertet werden.

Mit dem AEROSYN-Projekt wird die Vision, die Kluft zwischen theoretischen Erkenntnissen und industriellen Anwendungen zu überbrücken, einen entscheidenden Schritt nähergerückt. Der Einsatz modernster Technologien und Methoden verspricht nicht nur Fortschritte in der Materialforschung, sondern auch nachhaltige Lösungen für die Herausforderungen der Zukunft.