Goodrich Group

Theoretische und computergestützte weiche Materie

Wie können Materialien ihre eigene interne Struktur dynamisch steuern oder derart umgestalten, dass sich ihr Verhalten ändert? Wie lässt sich die Statistik struktureller Unordnung derart verzerren, dass nicht-triviale Eigenschaften entstehen? Wie lassen sich neuartige Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsassemblierungsmechanismen in hochparametrisierten Systemen identifizieren? Fragen wie diese sind ein notwendiger Schritt in der Entwicklung der synthetischen Biologie, bei der nicht-biologische Materialien und Maschinen im Nanomaßstab mit einer Komplexität und Funktionalität arbeiten, die nur in der Biologie zu finden sind.

Zur Beantwortung dieser Fragen setzt die Goodrich-Gruppe rechnerische und theoretische Werkzeuge ein, um grundlegende Prinzipien weicher Materie aufzudecken, die eines Tages zu neuen funktionellen Materialien führen und unser Verständnis komplexer biologischer Materie vertiefen könnten. Ziel der Gruppe ist es, zunächst allgemeine oder gar universelle Mechanismen zu verstehen, die nicht übermäßig empfindlich auf die Details eines gegebenen experimentellen Systems reagieren, und dann mit Experimentalwissenschafter_innen zusammenzuarbeiten, um diese Ideen in der Praxis zu testen. Hierfür setzt die Gruppe eine Reihe numerischer Techniken ein, von Molekulardynamik und Monte Carlo-Simulation bis hin zu maschinellem Lernen und automatischer Differenzierung. Die Goodrich-Gruppe entwickelt trainierbare Physikmodelle, mithilfe derer sich neue und leistungsstarke Möglichkeiten auftun, um hochdimensionale Systeme zu erforschen und komplexe, nicht-triviale Phänomene aufzuspüren.