Die Universität zu Köln hat thematisch fokussierte Kernprofilbereiche (Key Profile Areas, KPA) mit kritischer Masse und Durchschlagskraft etabliert, die wissenschaftlich und gesellschaftlich relevante Themen erforschen. Die Kernprofilbereiche verfügen bereits über nachgewiesene wissenschaftliche Exzellenz und bilden den Kern des Forschungsprofils der Universität zu Köln. Sie profitieren zudem von starken Netzwerken und der engen Zusammenarbeit mit regionalen außeruniversitären Einrichtungen sowie Partnern aus der Industrie.
Quantum Matter and Materials
Im Kernprofilbereich Quantum Matter and Materials (QM2) untersuchen Wissenschaftler*innen aus der Mathematik, der theoretischen und experimentellen Physik, der anorganischen und physikalischen Chemie sowie der Kristallographie gemeinsam neue Materialien und die faszinierenden Quanteneigenschaften von Materie.
Die Forschungsthemen spannen dabei einen Bogen von mathematischen Strukturen und physikalischen Theorien bis zur Herstellung neuer Materialien und deren Anwendung. Zum Beispiel werden Nanomaterialien, Graphen, topologische Materiezustände, Spin-Bahn gekoppelte Systeme untersucht und neue Verfahren im Bereich der organischen Elektronik entwickelt. Dieser Kernprofilbereich erhält finanzielle Unterstützung als UoC Center of Excellence und hat darüberhinaus erfolgreich das DFG Exzellenzclusters "Matter and Light for Quantum Computing (ML4Q)" zusammen mit der RWTH Aachen, der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und dem Forschungszentrum Jülich eingeworben.
Im Zentrum des Kernprofilbereichs steht das Exzellenzcluster CEPLAS, ein gemeinsames Projekt der Universität zu Köln, der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) und des Forschungszentrums Jülich (FZJ). CEPLAS hat es sich zum Ziel gesetzt, grundlegende Probleme der Pflanzenwissenschaft zu lösen und Wissen zu generieren, welches die Züchtungsstrategien von morgen prägen wird und dadurch wissenschaftsbasierte Lösungen für eine nachhaltige Ernährungssicherheit einer wachsenden Bevölkerung beiträgt. Durch die Erforschung der molekularen und genetischen Grundlagen komplexer Pflanzenmerkmale wird eine Basis für die Entwicklung von nachhaltigen und ressourcenschonenden Nahrungs-, Futter- und Energiepflanzen geschaffen.
Darüber hinaus bietet CEPLAS koordinierte Ausbildungsprogramme für Promovierende und WissenschaftlerInnen an. Ein neuer Studiengang in Fachbereich Quantitative Biologie konnte eingerichtet werden sowie ein Programm für Schulen, um die Integration der CEPLAS Forschungsfelder in die Ausbildung von SchülerInnen und Studierenden zu ermöglichen.
Dieser Kernprofilbereich besteht aus dem Exzellenzcluster CECAD, das in der 2. Förderlinie der Exzellenzinitiative eingeworben wurde und sich in der zweiten Förderperiode befindet.
Mit hoher Dynamik arbeitet das Exzellenzcluster CECAD an der Universität zu Köln an der Erforschung der Alterungsprozesse und altersassoziierter Erkrankungen.
Ziel dabei ist, die molekularen Grundlagen dieser Prozesse zu verstehen und gemeinsame Ursachen des Alterungsprozesses zu finden. Die Vision des Clusters ist, neue Therapien für altersassoziierte Erkrankungen wie Krebs, Diabetes und neurodegenerative Störungen daraus abzuleiten. CECAD arbeitet interdisziplinär und international eng vernetzt – in sechs Forschungsbereichen mit exzellenten Forschergruppen. Damit definiert CECAD eine Spitzenposition in der internationalen Alternsforschung.
Der KPB Global South Studies stärkt die nationale und internationale Sichtbarkeit interdisziplinärer Studien zu den kulturellen, sozialen und ökonomischen Veränderungen im Globalen Süden vor dem Hintergrund einer schnell voranschreitenden Globalisierung.
Er versteht sich als Inkubator für koordinierte Projekte und schafft eine gute Infrastruktur für die Entwicklung von NachwuchswissenschaftlerInnen. Er trägt zur vergleichenden und interdisziplinären Forschung über die Verbindungen und Verflechtungen innerhalb des Globalen Südens und zwischen Nord und Süd bei.
Der KPB fokussiert sich dabei besonders auf materielle und immaterielle Austauschprozesse und Verbindungen zwischen den Kontinenten, Regionen sowie zwischen Metropolregionen und ihrem Hinterland.
Soziales und ökonomisches Verhalten beeinflusst den Erfolg von Gesellschaften, Politik, Märkten, Organisationen und Individuen. Daher ist das Verständnis der Einflussfaktoren und die Frage, wie menschliches Verhalten "gesteuert" werden kann, von entscheidender Bedeutung, um die großen Herausforderungen der heutigen Zeit anzugehen. Laborexperimente sowie neue Theorien in Psychologie und Ökonomie haben in den letzten Jahren erheblich zu einem besseren Verständnis der Grundprinzipien menschlichen Verhaltens beigetragen.
Eine zentrale Aufgabe des KPB ist es, die verschiedenen Forschungsansätze zusammenzuführen und auf der Grundlage dieser Synthese zu verstehen, wie Erkenntnisse aus der Verhaltensforschung in der Praxis zur Lösung drängender sozialer und wirtschaftlicher Fragen genutzt werden können.
Menschliches Verhalten generell, aber auch speziell sprachliches Verhalten, unterliegt erheblicher Variation. Individuen unterscheiden sich, wie sie Sprachen lernen und wie sie die konventionalisierten sprachlichen Formen benutzen und weiterentwickeln. In der strukturalistischen Linguistik ist diese Variabilität bisher zumeist als Störfaktor angesehen worden, der den Blick auf die zugrundeliegenden Strukturen verstellt. Dadurch wurde aber auch ausgeblendet, dass Variabilität eine Grundeigenschaft menschlicher Kommunikation ist und dass sprachliche Strukturen als inhärent variabel zu konzipieren sind.
Der KPB VI Skills and Structures in Language and Cognition stellt sich die Aufgabe, die Variabilität in sprachlichem Verhalten und Wissen besser zu verstehen und darauf basierend, ein neues Modell von Sprache und Kommunikation zu entwickeln, in dem Variation einen zentralen Platz einnimmt. Dazu gilt es die folgenden drei Ebenen miteinander zu verknüpfen: individuelles Verhalten, die sich daraus immer wieder neu kristallisierenden sprachlichen Strukturen und die zugrundeliegenden kognitiven Mechanismen.
Inzwischen wissen wir, dass die Menschheit den Klimawandel dringend eindämmen muss, was tiefgreifende Änderungen der Lebensweise erfordert, sei es bei der Umgestaltung der Energiesysteme oder der Vermeidung des Verlusts der biologischen Vielfalt. Gleichzeitig steht eine neue Generation von Instrumenten zur Verfügung: neuartige Ansätze zur Beobachtung des Erdsystems, hochauflösende experimentelle Daten und Simulationen sowie intelligente Berechnungsmethoden wie maschinelles Lernen, effiziente Algorithmen oder Exascale-Computing. Diese bieten ein noch nie dagewesenes Potenzial, um das vergangene, gegenwärtige und vor allem zukünftige Klima sowie die Entwicklung des komplexen gekoppelten Erdsystems besser zu verstehen.
Im Rahmen des Kernprofilbereichs (KPB) "Intelligente Methoden für die Erdsystemwissenschaften" streben wir eine enge Verbindung zwischen den Erdsystemwissenschaften, den angrenzenden Naturwissenschaften (Physik, Chemie, Biologie) sowie der Informatik und Mathematik an. Ein solcher interdisziplinärer Ansatz ermöglicht es, Anwendungen z.B. in der Astronomie, den Umweltwissenschaften und der Energiewirtschaft zu erreichen. Mit den starken regionalen Partnern, d.h. der Universität Bonn sowie dem Forschungszentrum Jülich, hat die Universität zu Köln (UzK) bereits das Center for Earth System Observation and Computational analysis (CESOC) gegründet, das das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) mit der Forschung auf diesem interdisziplinären Gebiet verbindet. Darüber hinaus ist die Weiterentwicklung starker Infrastrukturen, wie die weltweit einzigartige Plattform für Geochronologie an der UzK, vorgesehen. Auch ist geplant, die Kompetenzzentren innerhalb des Geoverbundes ABC/J, wie das Isotope GeoScience Centre (IGSC4i) und das Cloud and Precipitation Exploration Laboratory (CPEX-LAB), weiter zu stärken. Mit der KPA-Förderung der UzK sollen die interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung ausgebaut, innovative Lehrkonzepte entwickelt, Ansätze zur Nachhaltigkeit unterstützt und Outreach-Aktivitäten ermöglicht werden.