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10.04.2019, 15:30 Uhr

Klasse für Naturwissenschaften und Medizin, 599. Sitzung

Vortrag 1: Mit Polynomen Zöpfe und Verknotungen erkennen?, Prof.’ in Dr. Catharina Stroppel, Bonn. Vortrag 2: "Ionische Polymermaterialien: Nanofilme, Trägerpartikel und Ionenleiter"; Prof.’ in Dr. Monika Schönhoff, Münster

Vortrag 1

Mit Polynomen Zöpfe und Verknotungen erkennen?

 

Zöpfe und Verknotungen begegnen uns fast täglich. Sie treten im Alltag in vielfachen Varianten und bei vielen Gelegenheiten auf, sei es beim Schuhbinden, bei Befestigungen, oder als Knotenpunkte für Datenströme und Verkehrsströme, aber dann auch versteckter und tiefliegender in DNA Strukturen und im Aufbau zahlreicher biologischer Strukturen, welche dann beispielsweise in der Biochemie betrachtet werden. Das mathematische Studium von Knoten, die Knotentheorie, ist ein recht traditionelles Gebiet der Topologie. Erste Ansätze wurden beispielsweise bereits von Gauß und dann insbesondere auch Lord Kelvin entwickelt, der durch seine Theorien untermauerte, dass Knoten grundlegende Strukturen beschreiben. Der Vortrag soll einige Grundideen der Knotentheorie näher bringen, insbesondere im Blick auf moderne Fragestellungen in der Mathematik. Er hat nicht zum Ziel, einen historischen Rück- oder Überblick zu geben, sondern exemplarisch an einigen grundlegenden Begriffen und Konstruktionen aktuelle Entdeckungen und mathematische Modelle zu beschreiben. Es soll eine kleine Reise von einfachen Knoteninvarianten über topologische Quantenfeldtheorien zu interessanten kategoriellen Konstruktionen unternommen werden.

Catharina Stroppel studierte ab 1991 Mathematik und Theologie an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg mit dem Ziel, Lehrerin zu werden. 2001 wurde sie in Freiburg bei Wolfgang Soergel promoviert. Als Post-Doktorand war sie an der University of Leicester, 2003/2004 Assistenzprofessor an der Universität Aarhus und ab 2004 an der Universität Glasgow, wo sie 2005 Lecturer und 2007 Reader wurde. 2007/08 war sie als Von Neumann Fellow am Institute for Advanced Study in Princeton. Seit 2008 ist sie Professorin in Bonn. Im Jahre 2012 hatte sie eine Visiting professorship an der Universität in Chicago inne. Als Research Professor war sie jeweils 2 Monate in Paris (2009), am MSRI in Berkeley (2010) und in Sydney (2014 und 2018).

Sie befasst sich mit der Darstellungstheorie von Gruppen, Algebren und Liealgebren mit Anwendungen in der Geometrie und Topologie und Verbindungen zur geometrischen Darstellungstheorie. Fü r ihre Konstruktion topologischer Invarianten durch die Methode der Kategorifizierung erhielt sie 2007 den Whitehead-Preis. 2010 war sie Invited Speaker auf dem Internationalen Mathematikerkongress in Hyderabad (Schur-Weyl dualities and link homologies). 2018 wurde sie zum Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldia gewählt.

Vortrag 2

Ionische Polymermaterialien bieten interessante Funktionalitäten für verschiedenartige  Anwendungen. Man unterscheidet einerseits Polyelektrolyte, d. h.  geladene Ketten, die sich durch Selbstorganisationsprozesse zu geordneten  Strukturen aufbauen lassen. So entstehen beispielsweise im Layer-by-Layer- Verfahren ultradünne Schichten oder polymere Hohlkapseln, die für Sensorik  oder Drug Delivery geeignet sind. Andererseits sind Polymer-Elektrolyte  Materialien, die Ionenleitung erlauben und so z. B. als Elektrolyt in Li-Batterieanwendungen  vielversprechend sind.  Der Vortrag gibt einen Überblick über unsere Untersuchungen zu Dynamik  und Transportprozessen kleiner Moleküle oder Ionen, die für die jeweils  gewünschten Funktionalitäten in beiden Materialklassen essentiell sind.  Die Optimierung von Batterieelektrolyten erfordert ein Verständnis des Li-  Ionentransportes auf molekularer Ebene. Multinukleare NMR-Studien (1H,  7Li, 19F) ermöglichen aus Diffusionskoeffizienten und Spin-Relaxationsraten  ein umfassendes Bild der Dynamik von Kationen, Anionen und Ketten. Zusätzlich  bietet die elektrophoretische NMR eine Möglichkeit, einzelne Ionenspezies  in ihrer Drift im elektrischen Feld zu beobachten und Rückschlüsse  auf Ionenkorrelationen und damit Transportmechanismen wie „hopping“-  Mechanismus oder Vehikeltransport zu ziehen, was der Materialoptimierung  dient.  Auch Layer-by-Layer (LbL)-Materialien werden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit  als polymere Elektrolyte untersucht. Gehalt und Dynamik niedermolekularer  Ionen stehen dabei im Mittelpunkt, wobei die Ladungsträgerdichte durch  extrinsische Manipulation (pH, Elektrolytzugabe) variiert wird. Andererseits  werden selektive Bindungsprozesse in LbL-Filmen ausgenutzt, um Gastmoleküle  gezielt aufzunehmen und so z. B. pH- oder Licht-schaltbare Materialien  zu entwickeln. 

Prof.’ in Dr. Monika Schönhoff, Jahrgang 1965, ist Professorin am Institut für  Physikalische Chemie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster  (WWU). Sie studierte zunächst Physik an der Universität Hannover, um zur  Promotion in die Physikalische Chemie an der Universität Mainz (AG Helmuth  Möhwald) zu wechseln, und an lichtinduzierten Schaltprozessen in  ultradünnen organischen Filmen zu arbeiten. Als Post-doc und Marie-Curie-  Stipendiatin an der Lund University (Schweden) begann sie 1996, NMR-Methoden  auf organische Adsorptionsschichten auf kolloidalen Partikeln anzuwenden.  Auf dieser Basis baute sie ab 1998 ihre Forschungsgruppe am  Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenz-flächenforschung in Potsdam auf,  die sich mit NMR- und Fluoreszenzunter-suchungen molekularer Transportprozesse  in dünnen Schichten und kolloidalen Systemen befasste. 2003 nahm  sie einen Ruf auf eine C3-Professur für Technische Physikalische Chemie an  der WWU Münster an, und wurde dort 2011 zur W3-Professorin für Polymere  und Nanostrukturen berufen. Ihre heutigen Forschungsinteressen betreffen  Polyelektrolyt-Materialien und ihre Selbstorganisation, wie z. B. Layer-by-  Layer-Assembly, poröse Materialien, schaltbare Polymere, sowie Elektrolytmaterialien  wie z. B. Polymerelektrolyte, Ionische Flüssigkeiten oder Gel-Elektrolyte.  In diesen gilt ihr Hauptinteresse der Aufklärung ionischer und  molekularer Transportmechanismen, vor allem mit multinuklearen NMRMethoden.