Die Legosteine von morgen anfertigen können

Aus Kunststoffen, auch Polymere genannt, kann man inzwischen fast alles herstellen – vor allem wenn es gelingt, verschiedene Polymere passend miteinander zu verbinden. Solche Copolymere ermöglichen es, Materialeigenschaften gezielt zu steuern. Damit die führenden Chemikerinnen und Chemiker, aber auch Informatikerinnen und Informa­tiker von morgen solche Copolymere noch gezielter und effektiver herstellen und testen kön­nen, benötigen sie neben chemischen auch IT- und Robotikkenntnisse. Diese werden dem wissenschaftlichen Nachwuchs in einem neuen Graduiertenkolleg der Universitäten Jena und Bayreuth vermittelt, dessen Förderung die Deutsche Forschungsge­meinschaft (DFG) heute (18.11.) bekanntgegeben hat. Das Graduiertenkolleg „Coin – Copolymerinformatik: Wie digi­ta­le Technologien die Copolymerchemie prägen – vom Design bis zur Anwendung“ wird ab dem kommenden Jahr mit über fünf Millionen Euro für zunächst fünf Jahre von der DFG gefördert.

Ein Beispiel für Copolymere sind die aus den meisten Kinderzimmern bekannten Legosteine. Für sie gibt es bereits den idealen Polymermix, doch viele andere Produkte könnten durch den Einsatz von Copolymeren verbessert oder neu geschaffen werden: Das reicht von der Medizin über Verpackungen bis in das Transportwesen. „Dafür benötigen Wissenschaft und Industrie Polymerchemikerinnen und -chemiker, die auf höchstem Niveau ausgebildet wur­den“, sagt Prof. Dr. Ulrich S. Schubert von der Universität Jena. „Doch der Einsatz der Infor­matik, des maschinellen Lernens und der Robotik ist in der Polymerforschung aktuell noch sehr limitiert“, so der künftige Kollegsprecher. „Im Graduiertenkolleg COIN sollen daher Me­thoden der Informatik vermittelt werden, damit die jungen Chemikerinnen und Chemiker sowie die Ingenieurinnen und Ingenieure von Anfang an wissen, wie man mit Forschungs­daten umgeht und diese Datenmengen am besten managt, um sie für die IT nutzbar zu machen“, erläutert der stellvertretende Kolleg­sprecher Prof. Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel von der Universität Bayreuth. Informatikerinnen und Informatiker können ebenfalls im neuen Kolleg mitwirken. Sie erhalten eine Ausbildung in (Polymer-)Chemie. Außerdem wird die Ro­botik einen Schwerpunkt im neuen Graduierten­kolleg haben, da bereits viele automatisierte Tätigkeiten – etwa bei der Herstellung von Polymeren – von Robotern durchgeführt werden können. Noch arbeiten die Fachleute und die Roboter aber neben-, statt miteinander. Daher soll im neuen Kolleg die Mensch-Maschine-Interaktion vertieft werden. All dies soll die zielgerichtete Verknüpfung von Synthese, Verarbeitung und Eigenschaften von Copolymeren ermöglichen. 

Interdisziplinär und international ausbilden

Um dieses Ziel zu erreichen, werden die Expertisen der beiden leistungsstarken deutschen Polymerchemiestandorte aus den Bereichen Synthese, Analytik, Polymerchemie, theoreti­scher Chemie, Ingenieurwissenschaften, Informatik und Robotik im neuen Kolleg gebündelt. „Den beteiligten Promovierenden wird durch die Polymerinformatik ein hohes Maß an interdisziplinärer Ausbildung ermöglicht, um zwischen den Fachrichtungen kommunizieren zu können und neue Wege in der Forschung zu finden“, unterstreicht Prof. Schubert und ergänzt: "COIN ist das Resultat des gemeinsamen Joint Lab for Polymers Jena-BayreuthExterner Link".

Die Ausbildung findet hybrid statt, sowohl vor Ort als auch digital, wobei gemeinsame Ver­anstaltungen wie Konferenzen oder eine Summer School geplant sind. Die Doktorandinnen und Doktoranden werden in interdisziplinären Projekten auch am jeweiligen anderen Standort aktiv sein. Die kurze Distanz zwischen Jena und Bayreuth ermöglicht hierbei einen ständigen Austausch der Forschenden. 

15 Plätze für Promovierende wird das Kolleg in der fünfjährigen ersten Phase anbieten – eine weitere vierjährige Phase ist nach erfolgreicher Evaluation möglich. Weitere ca. 18 Doktoran­dinnen und Doktoranden sollen in der ersten Phase als assoziierte Mitglieder am Ausbil­dungsprogramm teilnehmen können.

Alle Nachwuchskräfte werden neben der wissenschaftlichen Ausbildung auch praktische Kurse durchlaufen: Der Informatiknachwuchs wird ins chemische Labor gehen und dort experimentieren, die Chemiefachleute werden (KI-)Programme (mit-)entwickeln. Darüber hinaus wird es die Möglichkeit geben, im Rahmen der Promotion bis zu sechs Monate in der Industrie oder im Ausland tätig zu sein.