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Großgeräteinitiativen

Laufende Großgeräteinitiativen der DFG

2021, Spin-based Quantum Light Microscopy (SQLM)

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert im Rahmen dieser Großgeräteinitiative die Bereitstellung von Spin-basierten Quanten-Lichtmikroskopen an deutschen Universitäten, um das wissenschaftliche Potenzial dieser Technologie in der Forschung zu erschließen.

2021, Quantum Communication Development Environment (QCDE)

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert im Rahmen dieser Großgeräteinitiative die Bereitstellung von Entwicklungsumgebungen für Quantenkommunikation an deutschen Universitäten, um das wissenschaftliche Potenzial dieser Technologie in der Forschung zu erschließen.

2019, Laser-Auftragschweißen für Hochdurchsatz-Untersuchungen und additive 3D-Fertigungen komplexer Legierungen und Verbundwerkstoffe

Die DFG fördert 4 Großgeräte zum Laser-Auftragschweißen (Laser Metal Deposition, LMD) auf dem Gebiet der Werkstoffforschung und –entwicklung. Gegenstand der Förderung ist die Finanzierung von neu verfügbaren LMD-Technologien, mit denen Hochdurchsatz-Untersuchungen von metallischen Legierungen oder Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen in Kombination mit der additiven 3D-Fertigung in neuartiger Weise durchgeführt werden können. Mit den bewilligten Anlagen soll eine vertiefte wissenschaftliche Untersuchung der dem Laser-Auftragschweißen zugrundeliegenden Prozesse sowie eine Evaluation dieser Technologie ermöglicht werden.

2019, Messsysteme für ultrahohe Datenraten für Kommunikationstechniken der Zukunft

Die DFG fördert vier Messplattformen zur Erforschung photonischer, Millimeterwellen- und THz-Kommunikationssysteme bei der Übertragung massiv anwachsender Datenmengen mit immer höheren Datenraten. Die ständig steigende Nachfrage nach drahtloser Kommunikation mit ultrahoher Datenrate erfordert die Erschließung neuer Frequenzbänder im elektromagnetischen Spektrum. Die leistungsfähigen Plattformen ermöglichen die messtechnische Charakterisierung solcher Systeme und Subsysteme für ultrahohe Übertragungsraten entlang der gesamten Übertragungskette und erlauben die synchrone Zeit- und Frequenzbereichsanalyse von ultra-breitbandigen Kommunikationskanälen.

2018, Neuartige, experimentelle Lichtmikroskope für die Forschung

Die DFG fördert 13 neuartige experimentelle Lichtmikroskope in einer der am universellsten eingesetzten Technologien in der Forschung. Sie erlaubt nicht nur einen sehr genauen, vergrößerten Blick auf nicht unmittelbar sichtbare Strukturen, sondern auch die Erfassung von dynamischen Prozessen und unterschiedlicher stofflicher Eigenschaften bis hin zu einer gezielten Manipulation der untersuchten Objekte, Vorgänge und Organismen. Bei den bewilligten Mikroskopen handelt es sich um sehr verschiedenartige Geräte, wie Lattice Light Sheet Mikroskope, Minflux Mikroskope, Multiphotonen Mikroskope oder auch spezielle Systeme aus den Ingenieurwissenschaften.

Frühere Großgeräteinitiativen

Die folgenden Großgeräteinitiativen wurden als individuelle Ausschreibungen vor Einrichtung als reguläres Programm durchgeführt und sind größtenteils abgeschlossen.

2016, Computertomografie zur Untersuchung von Tragwerken unter Laststeigerung

Die DFG fördert in dieser Großgeräteinitiative das Projekt, eine Durchleuchtung von Tragwerken mittels Computertomografie (CT) bei einer gleichzeitigen mechanischen Belastung der Probe zu ermöglichen. Gegenstand der Förderung ist die Finanzierung eines Forschungsgroßgeräts, das die CT-Röntgenbildgebung innerhalb der Versuchseinrichtung zur Erzeugung der mechanischen Belastung ermöglicht und die derzeit im Bauwesen eingesetzten CT-Geräte im Hinblick auf die Größe der untersuchbaren Proben deutlich übertrifft.

2016, Röntgenographisches Hochdurchsatzscreening für die Materialentwicklung

Die DFG fördert im Rahmen dieser Großgeräteinitiative die Anwendung und Weiterentwicklung der Röntgenmikroskopie zur Erfassung des Gefüges und der Elementverteilung von Materialien auf der Submikrometerskala. Die Förderung beinhaltet die Bereitstellung von Röntgenmikroskopen für die beschleunigte Materialentwicklung einschließlich spektroskopischer Technik zur Materialanalytik.

2015, Neuartige Großgeräte für die Strahlentherapie

Die DFG hat im Rahmen einer Großgeräteinitiative die Anschaffung zweier neuartiger Geräte bewilligt, die mit der Magnetresonanztomografie (MRT) und der bildgeführten Strahlentherapie eine vielseitige medizinische Bildgebungstechnik mit einer wirksamen modernen Krebsbehandlung kombinieren. Hybridgeräte für die magnetresonanz-geführte Strahlentherapie versprechen eine revolutionäre Weiterentwicklung der bildgestützten Bestrahlung. Die Förderung im Rahmen der Großgeräteinitiative schließt begleitende methodische Forschung parallel zu einem klinischen Einsatz ein.

2014, Nanopositionier- und Messmaschinen

Die DFG fördert in dieser Großgeräteinitiative Forschungsprojekte mit höchsten Anforderungen an mehrdimensionale Präzisionsmesstechnik mit der Möglichkeit der reproduzierbaren Ansteuerung, Manipulation und Fabrikation von großformatigen Nanostrukturen.

2012, Magnetic Particle Imaging (MPI)

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert im Rahmen dieser Großgeräteinitiative die neue Bildgebungsmethode „Magnetic Particle Imaging (MPI)“. Präklinische Scanner wurden den Standorten Berlin und Hamburg zur Verfügung gestellt, um das Potential dieser neuen Technologie auszuloten und die Technik weiterzuentwickeln.

2011, Bildgebende Massenspektrometrie in den Lebenswissenschaften

Im Rahmen einer neuen Großgeräteinitiative fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Entwicklung und Nutzung von bildgebenden massenspektrometrischen Verfahren (Mass Spectrometric Imaging, MSI) in den Lebenswissenschaften.

2011, DNP-verstärkte Festkörper-NMR

Diese Großgeräteinitiative betraf die Verknüpfung der Festkörper-NMR-Spektroskopie (NMR = nuclear magnetic resonance = Kernspinresonanz) mit der Technik des Dynamischen Kernpolarisationstransfers (dynamic nuclear polarisation, DNP). Die Universität Frankfurt, die TU Darmstadt und ein NRW-Universitätskonsortium vertreten durch die Universität Düsseldorf wurden je mit DNP-Ausrüstung ausgestattet. Das FMP Berlin, das MPI in Göttingen, das FZ Jülich und die TU München haben etwa gleichzeitig mit der DFG in die DNP-Technologie investiert.

Das DFG-DNP-Abschlusskolloquium im März 2018 in Bonn zeigte, dass Vorteile der verschiedenen DNP-Methoden, die seit langem erforscht und entwickelt werden, wie auch der spezifischen DNP-Festkörper-NMR-Technologie, die in der DFG-Großgeräteinitiative gefördert wurde, nicht einfach in Anwendungen umzusetzen sind. Gleichwohl sind stetig Verbesserungen zu beobachten und zu berichten, so dass ein Erfolg der Großgeräteinitiative zu konstatieren ist, auch wenn es nicht zu umwälzenden Neuerungen kam. Weiterhin kann festgestellt werden, dass durch die DFG-geförderten DNP-Geräte eine bessere Balance zwischen universitärer und außeruniversitärer DNP-Forschung erzielt wurde.

2009, Magnetresonanz-Positronenemissions-Tomographen (MR-PET) für medizinische Bildgebung

Im Rahmen ihrer aktuellen Großgeräteinitiative unterstützt die DFG die Anschaffung von drei innovativen 3-Tesla-Magnetresonanz-Positronenemissionstomographen (MR-PET) mit insgesamt über 11 Millionen Euro.

2008, Schub-/Druck-/Zug-Prüfanlage für Leichtbauwerkstoffe

Die DFG hat in diesem Jahr den Einsatz von Prüfanlagen, die es erlauben, komplexe Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen zu untersuchen, gefördert.

2007, Hochleistungs-Beschleuniger-Massenspektrometer

Zur Abdeckung des Bedarfs an höchstauflösenden massenspektrometrischen Untersuchungen im Bereich der Geo- und Umweltwissenschaften hat die DFG ein Hochleistungs-Beschleuniger-Massenspektrometer mit einer Terminalspannung von sechs Megavolt gefördert.

2005, Tomotherapiegeräte zur strahlentherapeutischen Behandlung von Tumoren

Insgesamt wurden vier Tomotherapiegeräte an Universitätskliniken bewilligt, um im internationalen Maßstab wesentliche Forschungsbeiträge zur Evaluierung der Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der Tomotherapie sowohl aus medizinischer als auch aus medizin-physikalischer und radiobiologischer Sicht zu leisten.

2004, Höchstleistungslichtmikroskope im Bereich der molekularen Zell- und Entwicklungsbiologie

Insgesamt wurden vier ultrahochauflösende und zwei ultraschnelle Systeme gefördert, die an verschiedenen Mikroskopiezentren aufgestellt wurden und dort auch zu 20% externen Nutzern zur Verfügung stehen werden.

2003, Großkammer-Rasterelektronenmikroskope

Es wurden zwei Geräte bewilligt, die Nutzern für Forschungsarbeiten in der Materialwissenschaft, der Werkstofftechnik und Produktionstechnik zur Verfügung stehen.

2000, Funktionelle Hochfeld-Kernspintomographen (fMRT)

Insgesamt fünf fMRT-Systeme wurden für medizinische Forscherteams bereitgestellt, vier davon mit der noch heute üblichen Magnetfeldstärke von 3 Tesla. Das eine 4-Tesla-Gerät ist ein Sonderfall geblieben, was angesichts des explorativen Charakters von Großgeräteinitiativen eine Bestätigung deren Wert zur Auslotung der Möglichkeiten darstellt. Die rasante Ausbreitung der Forschung mit 3-Tesla MRT-Scannern vor allem in den Neurowissenschaften hat gezeigt, dass die DFG einen Trend frühzeitig erkannt und gefördert hat. Auch 20 Jahre nach Start dieser Großgeräteinitiative sind 3-Tesla-MRTs weiterhin die Technologie der Wahl für funktionelle (Neuro)Bildgebung, wenngleich die Technik der Signalerzeugung und -detektion so enorme Fortschritte gemacht hat, dass heute Formen der Bildgebung möglich sind, die 2002 als reine Wunschträume gegolten hätten.

1999, Hochfeld-Labormagnetsysteme

Es wurden u.a. zwei 20 Tesla und ein 19 Tesla Labormagnetsystem bewilligt, die nach Lieferung neue Arbeiten im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Quantenhalleffekt" ermöglichen sollten. Die in dieser Großgeräteinitiative geförderte Leistungsklasse für supraleitende Hochfeld-Labormagnete ist nach wie vor der apparative Stand der Technik. Da die für bestimmte Untersuchungen notwendigen Magnetfeldstärken durch physikalische Gesetze bedingt sind, ist einerseits eine weitere Steigerung des Magnetfelds nicht zwangsläufig notwendig oder hilfreich. Andererseits bestimmen grundsätzliche und technische Limitationen der supraleitenden Magnete den Maximalwert, der nur mit unverhältnismäßigem Aufwand gesteigert werden könnte. Aktuell stehen Homogenität, Stabilität und Kombination mit tiefen Temperaturen und / oder optischem Zugang im Vordergrund.

1999, Höchstfeld-NMR-Spektrometer

Für Untersuchungen zur Struktur und Dynamik an Biomakromolekülen waren 1995 ein 750 MHz- und das seinerzeit weltweit erste 800 MHz-NMR-Spektrometer finanziert worden. Diese Aktion hatte vielfältige weitere Aktivitäten auf diesem Gebiet beflügelt, die neben einer breiten Streuung weiterer vergleichbarer Systeme in den Folgejahren (finanziert v.a. durch HBFG) u.a. im Jahr 1999 die Bewilligung zweier 900 MHz NMR-Systeme durch die DFG zur Folge hatten.

Im Jahr 2005 wurden die Auswirkungen dieser Förderung evaluiert. Die internationalen Experten bezeichneten das Niveau der deutschen NMR-Forschung einhellig als international konkurrenzfähig. Als Voraussetzung hierfür wurden die beiden von der DFG geförderten 900 MHz-NMR-Spektrometer genannt. Besonders wichtig sei die NMR-Technik in der biologischen Forschung, in der die Höchstfeld-NMR oftmals die einzige Möglichkeit darstellt, sich einem Problem zu nähern.

1999, Hochleistungsmassenspektrometer in den Biowissenschaften

Im Rahmen dieser größeren, auch unter strukturellen Gesichtspunkten durchgeführten Aktion sind mehrere Dutzend Massenspektrometer (v.a. MALDI, ESI, FT-ICR) für diverse Forschungsvorhaben in den Lebenswissenschaften zur Verfügung gestellt worden.

1998, Hochauflösende Elektronenmikroskope

Mit rund 13 Millionen Mark hat die DFG acht Hochleistungs-Elektronenmikroskope, darunter auch drei Subångström-Transmissions-Elektronenmikroskope (SATEM), mit denen eine bislang unerreichte Auflösung erzielt werden kann, gefördert.

1995, Hochfeld-EPR-Spektrometer

Drei kommerzielle W-Band-Spektrometer (95 GHz) sowie der Aufbau eines 360 GHz-Gerätes konnten für Elektronenspinresonanz-Experimente bewilligt werden. Diese Aktion erwies sich als Keimzelle eines sich anschließenden DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1051 "Hochfeld-EPR in Biologie, Chemie und Physik", welches von 1998 bis 2005 lief. Ein weiteres DFG-Schwerpunktprogramm zum EPR-Thema wurde von 2012 bis 2020 gefördert: SPP 1601 „New frontiers in sensitivity for EPR spectroscopy: from biological cells to nano materials“. Es ist somit eine nachhaltige Förderung wahrnehmbar.

Weitere Informationen zu den Schwerpunkten der Großgeräteförderung der DFG seit Gründung im Jahr 1951 finden Sie hier: 

Weitere gerätebezogene Initiativen

2015 Performance Engineering für wissenschaftliche Software

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert im Rahmen dieser Ausschreibung standortweite oder ortsübergreifende Konzepte für die Bereitstellung von Diensten für das Performance Engineering wissenschaftlicher Software.

Simulationen treten in einer zunehmenden Zahl von Wissenschaftsgebieten als dritte Säule des Wissenserwerbs neben die Theorie und das Experiment. Hochwertige IT-Infrastrukturen und deren effiziente Nutzung werden deshalb noch mehr als bisher zu einer notwendigen Bedingung für wissenschaftlichen Erfolg. Vielerorts werden Codes eingesetzt, die man als akzeptabel klassifizieren kann, weil sie fachlich korrekt zu einem wissenschaftlichen Ergebnis führen. Hinsichtlich der effizienten Nutzung der Ressourcen liegen aber oft massive Defizite vor. Häufig werden wesentlich zu große Rechner-Ressourcen verbraucht und damit die eigenen wissenschaftlichen Fragestellungen aufgrund der akzeptierbaren Rechenzeiten beschnitten, andere Projekte im Wettstreit um begrenzte Hochleistungsrechner-Ressourcen behindert und die realen IT-Kosten pro wissenschaftlicher Erkenntnis erhöht. In dieser Situation sind vermehrt Anstrengungen in der Softwareentwicklung und Programmoptimierung (Performance Engineering) nötig, um die hohen Investitionen für Hochleistungsrechner für möglichst viele Anwendungen kosteneffizient nutzen zu können.

Im Rahmen dieser Ausschreibung wurden 14 Anträge eingereicht, 6 davon werden mit einem Volumen von insgesamt 4 Mio. Euro gefördert.