Der START-Preis gilt als die wichtigste österreichische Auszeichnung für junge Wissenschaftler_innen. Er ist mit bis zu 1,2 Millionen Euro dotiert und soll exzellente Nachwuchswissenschaftler_innen dabei unterstützen, eine eigene Forschungsgruppe auf internationalem Spitzenniveau aufzubauen.

Der österreichische Wissenschaftsfonds FWF gab am 22. Juni das Ergebnis der diesjährigen Preisvergabe bekannt: Gleich drei der insgesamt sechs START-Preise gehen dieses Jahr an die TU Wien. Die Physikerin Laura Donnay wird für ihre Forschung an Schwarzen Löchern ausgezeichnet, Julian Léonard erhält den START-Preis für sein Vorhaben, ein neues Quanten-Computing-Konzept zu realisieren und Hannes Mikula erforscht Möglichkeiten, Tumorzellen gezielt zu bekämpfen – ohne dabei gesunde Zellen zu beschädigen.

Alle drei blicken bereits auf eine hochkarätige, internationale Forschungskarriere zurück – sie alle sind oder waren unter anderem an der Harvard University tätig.

Laura Donnay: Die Symmetrien Schwarzer Löcher

Schwarze Löcher gehören wohl zu den merkwürdigsten Objekten im Weltall und werfen noch immer neue Rätsel auf. Laura Donnay, START-Preisträgerin 2021, möchte daher einige Schlüsselfragen der Physik Schwarzer Löcher aufklären und insbesondere den Ursprung ihrer enormen Entropie verstehen. Den Ansatz, den die junge Forscherin dabei verfolgt, ist erst wenige Jahre alt: Im Jahre 2015 entdeckte Donnay, dass in der Nähe der Ereignishorizonte Schwarzer Löcher unendliche Symmetrien auftreten. Dieses Phänomen wird als „weiches Haar“ (engl. „soft hair“) bezeichnet. Donnay erwartet, dass die dort beobachteten Symmetrien wichtige Einblicke in die Physik Schwarzer Löcher geben.

Um Licht ins Dunkel zu bringe, geht die Physikerin einen einzigartigen Weg und kombiniert zwei Ansätze: Die neu entdeckten Raumzeitsymmetrien und das holographische Prinzip. Letzteres zeigt völlig neue Verbindungen zwischen Gravitationstheorien und Quantenfeldtheorien auf. Es spielt in der theoretischen Physik eine zentrale Rolle, wenn man die fundamentalen Eigenschaften der Quantengravitation entschlüsseln möchte.

Laura Donnay nahm 2007 ihr Studium der Physik an der Université de Liège (Belgien) auf. Ihren Master absolvierte sie an der Université Libre de Bruxelles, an der sie 2016 ebenfalls promovierte. Nach Abschluss ihres Doktorstudiums übersiedelte die Physikerin an die Harvard University (USA), wo sie als Postdoc arbeitete, bis sie 2019 als Marie Sklodowska-Curie-Stipendiatin an die TU Wien wechselte. Sie arbeitet dort nun als Projektassistentin am Institut für Theoretische Physik.

Julian Léonard: Rechnen mit Quantenteilchen

Julian Léonard wechselt mit seinem START-Preis von der Harvard University in den USA ans Atominstitut der TU Wien. In seinem Projekt „OPTIMAL“ möchte er ein neues Quantum-Computing-Konzept realisieren. Damit ein Quantencomputer möglich ist, müssen grundsätzlich zwei wichtige Voraussetzungen erfüllt sein: Einerseits benötigt man Quantensysteme, die Information speichern können – etwa einzelne Atome, und andererseits braucht man einen Mechanismus, mit dem man diese Quantenelemente manipulieren und miteinander verschränken kann, denn nur so können Quantenalgorithmen angewandt und Berechnungen durchgeführt werden.

Julian Léonard möchte das erreichen, indem er neutrale Atome zwischen zwei Spiegeln platziert. Es handelt sich um Spezialspiegel mit extrem hoher Reflektivität, sodass Photonen millionenfach hin und her gespiegelt werden können. Auf diese Weise kann man erreichen, dass die Lichtteilchen mit genau den gewünschten Atomen auf genau die richtige Weise wechselwirken, um ganz gezielt verschiedene Atome quantenphysikalisch miteinander zu verschränken und Information zu übertragen. Sowohl Atome als auch Licht müssen sehr präzise kontrolliert werden, um mit einem solchen Konzept Rechenoperationen durchführen zu können – Julian Léonard hat auf beiden Gebieten bereits viel Erfahrung vorzuweisen.

An der TU München begann Julian Léonard Physik zu studieren, schon als Student knüpfte er Kontakte an das Max Planck Institut für Quantenoptik in Garching, seine Diplomarbeit schrieb er dann an der École Normale Supérieure, Paris und Sorbonne Université, Paris. Danach ging er an die ETH Zürich, wo er 2017 sein Doktoratsstudium abschloss. Derzeit ist er Postdoctoral Fellow am Physik-Institut der Harvard University, USA.

Hannes Mikula: Punktgenaue Krebstherapie

Krebszellen zu töten, wäre eigentlich gar nicht so schwierig. Die große Herausforderung in der Krebstherapie besteht darin, andere Zellen zu schonen. Wenn nicht nur Tumorzellen, sondern auch gesunde Zellen angegriffen werden, kann das zu schweren Nebenwirkungen führen.

Hannes Mikula möchte in seinem Forschungsprojekt an chemischen Methoden arbeiten, Wirkstoffe zielgerichtet in Krebszellen zu transportieren – und nirgendwo anders hin. Man entwickelt daher spezielle Moleküle und Reaktionen, mit denen der Wirkstoff in die Krebszelle transportiert und erst dann freigesetzt werden kann, wenn er am Zielort angekommen ist. Um das zu erreichen, sollen chemische Kaskaden entwickelt werden: Das Transportmolekül muss nicht nur an der Krebszelle andocken und den Wirkstoff abgeben, man muss auch sicherstellen, dass das Wirkstoffmolekül dann tatsächlich in die Krebszelle eingeschleust und nicht versehentlich von benachbarten, gesunden Zellen aufgenommen wird. Mikula wird dazu mit seinem Team am Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien mehrstufige chemische Prozesse entwickeln, die es ermöglichen sollen, Wirkstoffe in einer zellulären Umgebung gezielt navigieren zu können.

Hannes Mikula studierte Technische Chemie an der TU Wien, danach war er als Universitätsassistent am Institut für Angewandte Synthesechemie (IAS) der TU Wien tätig. 2013 schloss er sein Doktoratsstudium an der TU Wien mit einer Promotio sub auspiciis ab. Bis 2014 war er Postdoc am IAS und wechselte dann als Schrödinger Fellow ans Center for Systems Biology, Massachusetts General Hospital & Harvard Medical School, bevor er 2016 wieder an die TU Wien zurückkehrte, wo er in den letzten Jahren als Assistant Professor seine eigene Gruppe aufgebaut hat.

Kontakt

Laura Donnay, PhD
Institut für Theoretische Physik
Technische Universität Wien
laura.donnay@tuwien.ac.at

Julian Léonard, PhD
Harvard University
leonard@fas.harvard.edu

Ass. Prof. Dr. Hannes Mikula
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
+43 1 58801 163721
hannes.mikula@tuwien.ac.at

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