für Fachleute:
für Neugierige:
Wir forschen an molekularen Maschinen im Bereich der Nanowissenschaften. Chemie, Physik, Materialwissenschaften, Zoologie und Medizin arbeiten fächerübergreifend zusammen. Hier bieten wir Informationen über unsere Themen und unseren Fortschritt für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Firmen, Medien, Lehrkräfte, Schülerinnen und Schüler sowie Studierende.
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In der belebten Natur sind fast alle ingenieurtechnischen Funktionen unserer makroskopischen Welt auf molekularer Ebene verwirklicht. Molekulare Pumpen transportieren Stoffe durch Zellmembranen, vom Treibstoff ATP angetriebene Motoren bewegen molekulare Fahrzeuge auf polymeren Schienen vorwärts. Reparaturenzyme kontrollieren unablässig unsere Erbinformation, erkennen Fehler und reparieren sie selbsttätig.
Allen oben genannten Funktionen und Anwendungen, molekular oder makroskopisch, liegt ein Schaltprozess zugrunde, der durch externe Signale gesteuert wird. Schalten ist nicht nur die Grundlage digitaler Informationsverarbeitung, es dient auch als Elementarschritt beim Betrieb von Motoren, Aktuatoren, Sensoren und von Maschinen jeglicher Art.
Ziel des SFB "Funktion durch Schalten" ist es, wichtige, grundlegende Funktionen in künstlichen (abiotischen) Systemen auf molekularer Ebene zu verwirklichen. Ebenso wie in der Informationsverarbeitung wird die damit verbundene Miniaturisierung technischer Prozesse auf eine molekulare Skala zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz und zur Entwicklung neuer Anwendungen führen.
Um mit einem Schaltprozess eine Funktion zu bewirken, müssen die molekularen Schalter in eine Umgebung eingebettet werden. Die Art der Umgebung und die Wechselwirkung der Umgebung mit dem Schalter gliedert das Projekt in drei Teilbereiche.
Sonderforschungsbereich 677 - Funktion durch Schalten
Sprecher: Prof. Dr. Rainer Herges (Org. Chemie)
Stellv. Sprecher: Prof. Dr. Olaf Magnussen (Physik)
Stellv. Sprecher: Prof. Dr. Richard Berndt (Physik)
Stellv. Sprecher: Prof. Dr. Felix Tuczek (Anorg. Chemie)
Sekretariat: Wiebke Wagner
Otto-Diels-Institut für Organische Chemie
Otto-Hahn-Platz 3
24118 Kiel
Tel.: +49 (0)431 880-4617
Fax: +49 (0)431 880-2646
e-Mail: wwagner@oc.uni-kiel.de
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Sonderforschungsbereich 677 - Funktion durch Schalten
an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Sprecher: Prof. Dr. Rainer Herges
Otto-Diels-Institut für Organische Chemie
Otto-Hahn-Platz 4
24118 Kiel
e-mail: rherges[at]oc.uni-kiel.de
Tel.: +49 (0)431 880-2440
Fax: +49 (0)431 880-1558
Dr. Torsten Winkler
Institut für Organische Chemie
Otto-Hahn-Platz 4
24118 Kiel
e-mail: twinkler[at]oc.uni-kiel.de
Tel.: +49 (0)431 880-1928
Fax: +49 (0)431 880-1558
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Präsidium
Olshausenstr. 40
24118 Kiel
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April 2013
Auch in diesem Jahr führt das Graduiertenkolleg des SFB 677 (in Kooperation mit SFB 877) in bewährter Weise einen Englischkurs unter der Leitung von Gary Owston (Bristol Old Vic Theatre School, UK) durch.
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Die Teilnehmer können je nach Interessenslage ihre Aussprache, Kommunikationsfähigkeiten und Präsentationsfähigkeiten in zahlreichen Rollenspielen und praktischen Übungen schulen. Um einen verbesserten Lernerfolg zu erzielen, findet der Kurs in diesem Jahr an 4 Terminen statt, wobei der erste Kurs im April 2013 abgehalten wurde. Der nächste Termin wird am 13. und 14. Juni 2013 sein.
Februar 2013
Im zweiten SFB 677 Forschungspodcast stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Arbeitsgruppen Adelung und Staubitz ihr Projekt "Haften auf Antihaft" vor.
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In der Natur finden sich Oberflächen, auf denen nichts haften bleibt, zum Beispiel bei der Kapuzinerkresse. Hier perlt Wasser einfach ab und reinigt dabei sogar das Blatt von Schmutzpartikeln. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Lotus-Effekt. Auch künstlich erzeugte Materialien wie Teflon weisen Antihaft-Eigenschaften auf. Sie sorgen dafür, dass in der Bratpfanne nichts anbrät. Für Forscherinnen und Forscher im SFB 677 stellte sich nun die Frage, wie zwei Materialien, die eigentlich überhaupt nicht miteinander zu verbinden sind, aneinander haften können. Teflon und Silikon sind so ein Paar. Hierfür wurde eine Art Heftklammer entwickelt, sogenannte Tetrapoden. Diese Zink-Tetrapoden dringen aufgrund ihrer besonderen Form in beide zu verbindenden Schichten ein und sorgen ohne „Klebstoff“ für ein Anhaften. Mit Hilfe dieser neuen Entdeckung ist es zukünftig vorstellbar, Silikonfugen überstreichbar zu machen oder verbesserte Medizinprodukte zu entwickeln.
Januar 2013
Im aktuellen Heft Spektrum neo, der Spektrum Reihe für Kinder und Jugendliche, berichtet Prof. Herges über „Knick-Moleküle“ und Perspektiven in der Anwendung. Schaltbaren Oberflächen, die auf Knopfdruck ihre Eigenschaften verändern, also z.B. wasserdicht werden, haben es noch nicht in den Alltag geschafft, um uns vor ungemütlichem Wetter zu schützen. Auf sich automatisch anpassende Kleidung müssen wir also noch warten, auf andere maßgeschneiderte Hilfen hingegen nicht mehr.
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Auszug aus Spektrum neo Nr.3: Expedition in die Nano-Welt
Quelle: Spektrum der Wissenschaft / Daniela Leitner
Wie oft ist uns das schon passiert: Wir verlassen morgens das Haus im strahlenden Sonnenschein, und kurz darauf fängt es in Strömen zu regnen an. Und die Regenjacke hängt natürlich zu Hause im Schrank! In so einer Situation wäre es sehr praktisch, wenn wir unsere Kleidung einfach so von kühl und luftig auf wasserdicht und warm umschalten könnten. Um uns diesen Wunsch vielleicht eines Tages erfüllen zu können, tüfteln Forscher schon länger an »schaltbaren Oberflächen«. Denn die Eigenschaften von manchen Materialien lassen sich tatsächlich wie auf Knopfdruck verändern. Den Schlüssel dazu bilden winzige Nanoteilchen, die ihre Form ändern, beispielsweise wenn sie Licht ausgesetzt sind. Wenn viele solcher »schaltbaren Moleküle« dicht an dicht auf einer Oberfläche liegen, können sie deren Eigenschaften komplett umkrempeln. In den letzten 20 Jahren ist es Chemikern gelungen, eine ganze Reihe von diesen Schaltmolekülen herzustellen. Die meisten reagieren auf Licht; das bekannteste von ihnen trägt den Namen »Azobenzol«. Mit einer Größe von nur rund 0,8 Nanometern ist es ein echter Winzling unter den Nano-Objekten! Im Ruhezustand ist Azobenzol lang gestreckt. Bestrahlt man es aber mit ultraviolettem Licht (UV-Licht), das andere Eigenschaften als sichtbares Licht besitzt, dann knickt es in der Mitte ab und wird gespannt wie eine Feder (wie in der Grafik unten). Mit blauviolettem, sichtbarem Licht wird die Feder ausgelöst, und das Molekül springt in die gestreckte Form zurück. Mittlerweile gibt es sogar einige leicht veränderte Azobenzole, die beim Abknicken zum Beispiel ihre Farbe ändern können.
Begleitende Materialien:
Aufgabenvorschläge zur Einbindung von Spektrum neo in den Unterricht
Online-Versuch: Dem Lotuseffekt auf der Spur
Oktober 2012
Im Rahmen des SFB 677 wird seit Mitte 2011 ein Konzept für ein Schülerlabor unter dem Namen klick!:labor entwickelt. Nun wurde klick! als Teil der neuen Kieler Forschungswerkstatt in Anwesenheit des Landesvaters Torsten Albig der Öffentlichkeit, der Presse und Sponsoren vorgestellt.
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Das klick!:labor bietet Schülerinnen und Schülern aller Jahrgangsstufen die Gelegenheit für faszinierende Experimente und Einblicke in das echte Forschen von Chemikern, Physikern, Biologen und Materialwissenschaftlern. Im klick!:labor hat der SFB 677 somit die Möglichkeit, Schülerinnen und Schülern sowie angehenden Lehrkräften nicht nur Forschungsergebnisse, sondern auch den Prozess des wissenschaftlichen Arbeitens näher zu bringen. Geleitet wird das Schülerlabor von Dr. Stefan Schwarzer vom Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN). Das Konzept wurde im Teilprojekt Öffentlichkeitsarbeit von Prof. Dr. Ilka Parchmann entworfen.
Zu den Versuchen im klick!:labor gehören Schichtdicken- und Interferenzmessungen an einer Seifenblase, Modellexperimente zu Schaltern mithilfe von Photo, Thermo- und Elektrochromie, Kontaktwinkelmessungen an verschiedenen Materialien und ein Rasterkraftmikroskop. Die Angebote werden gemeinsam durch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Lehrkräfte weiterentwickelt. Das klick!-Team integriert daher auch zukünftig neue Ideen für Experimente aus den Reihen des SFB 677.
Die Kieler Forschungswerkstatt ist ab sofort in den Räumen des Botanischen Gartens an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zu finden. Bereits nach den Herbstferien werden die ersten Schulklassen nach Herzenslust und unter fachkundiger Anleitung experimentieren und lernen. Auch Lehrkräfte und Lehramtsstudierende werden in der Kieler Forschungswerkstatt aus- und weitergebildet. Neben dem klick!:labor gehören weitere Labore zur Forschungswerkstatt: derzeit ein denk:labor, ein ozean:labor, und ein energie:labor. Zur Anmeldung von Gruppen oder Einzelpersonen kann das Kontaktformular auf den Seiten der Forschungswerkstatt genutzt werden.
Oktober 2012
Forschern aus dem SFB 677 ist es gelungen, zwei Antihaftmaterialien mechanisch miteinander zu verbinden: Teflon und Silikon. Die Arbeit wurde unlängst in Advanced Materials veröffentlicht und als Nature Research Highlight ausgewählt.
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Drei Arbeitsgruppen des SFB 677 aus Materialwissenschaften (R. Adelung), Chemie (A. Staubitz) und Biomechanik (S. Gorb) arbeiteten zusammen an diesem Ergebnis des Teilprojektes C10. Der Ansatz wird nun genutzt, schaltbare mit nichtschaltbaren Polymeren zu verbinden.
September 2012
Der SFB 677 trauert um Dr. Vladimir Zaporojtchenko, der am 31.08.2012 überraschend verstorben ist.
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Dr. Zaporojtchenko war von 2007 bis 2011 einer der Projektleiter des Teilprojekts C01 "Photoschaltbare Metall-Polymer-Nanokomposite".
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September 2012
Ein neuer Beitrag aus dem Beilstein-TV berichtet über die Forschung auf dem Gebiet der Zelladhäsion in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. T. K. Lindhorst.
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Der Film gibt einen Überblick über die aktuellen Forschungsarbeiten über kohlenhydratspezifische bakterielle Adhäsion. Die Arbeitsgruppe verwendet funktionale Glycomimetika und spezifische Glyco-Arrays, die aus photoschaltbaren Glycosiden aufgebaut werden können.
August 2012
Ein neuer Beitrag aus dem Beilstein-TV berichtet über die Planung, Synthese und Untersuchung neuer molekularer Schalter in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. R. Herges.
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Die neuartigen Schalter verwenden als Schalteinheit das Diazocin-Gerüst als Weiterentwicklung des bekannten Azobenzols. Beim Belichten ändern die Substanzen nicht nur die Farbe, sondern können durch die strukturelle Versteifung auch als molekulare Synthesemaschine eingesetzt werden.
Der Beilstein-TV-Beitrag gibt einen Einblick, wie man ausgehend von einer Idee über computergestützte Planung und optimierte Synthese zu neuen Schaltern kommt.
August 2012
Vom 20.-22.08.2012 veranstaltet der SFB 677 bereits zum zweiten Mal ein internationales Meeting unter dem Titel "Molecular Switches: Elementary Processes and Applications". In diesem Jahr findet die Tagung in der Fielmann Akademie auf Schloss Plön statt.
Hier gehts zum wissenschaftlichen Programm.
August 2012
Um interessanter Wissenschaft gerecht zu werden, muss sie gut und verständlich präsentiert werden, vor allem in der Wissenschaftssprache Englisch. Deshalb fand in der ersten August-Woche im Rahmen der Graduiertenschule der nun bereits zweite Fortbildungskurs „Communicating and Presenting in English“ statt.
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Die Kursteilnehmer befassten sich intensiv mit der korrekten englischen Aussprache und Intonation. Ein weiterer zentraler Punkt war ein intensives Coaching zur Verbesserung des Vortragstils bis hin zur Anwendung rhetorischer Stilmittel, um Vorträge möglichst interessant und publikumsnah halten zu können. Für diesen Kurs konnte der SFB 677 Gary Owston als Kursleiter gewinnen. Er unterrichtet hauptberuflich Sprach- und Stimmtraining an der Bristol Old Vic Theatre School, einer der bekanntesten Schauspielschulen Großbritanniens. Diese Arbeit wird als wöchentlich stattfindender Kurs von Anne Staubitz fortgesetzt und wir hoffen, diesen Kurs nun regelmäßig anbieten zu können.
Juli 2012
Gemeinsame Forschungsergebnisse aus Chemie und Physik in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.
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Moleküle als Datenspeicher anstelle von elektronischen oder magnetischen Speicherzellen nutzen zu können, würde die Datenspeicherung revolutionieren. Molekulare Speicherzellen wären tausendfach kleiner als herkömmliche. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des SFB 677 sind nun der molekularen Speicherzelle einen großen Schritt näher gekommen. Es gelang dem Physiker Dr. Thiruvancheril Gopakumar gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Arbeitsgruppen Raster-Tunnelmikroskopie um Professor R. Berndt und Anorganische Molekülchemie um Professor Felix Tuczek, den Magnetismus von einzelnen, so genannten Spincrossover-Molekülen, mithilfe von Elektronenübertragung gezielt ein- und auszuschalten. Die interdisziplinäre Studie belegt, dass das Speichern von Informationen auf den Molekülen technisch machbar ist und wurde in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.
Juli 2012
Die Jury urteilte: „didaktisch und humorvoll einprägsam gestaltet“ über den Kinder-Kurzfilm „Vijay und die Schalter“, der am 5. Juli in Halle den dritten Platz belegte.
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Nach der Vorauswahl durch die Expertenjury aus Nanowissenschaft, Politik, Wirtschaft, Medien und Gesellschaft wurde der Kurzfilm gemeinsam mit zehn anderen Nanospots zur Präsentation im Mitteldeutschen Multimediazentrum Halle im Zuge der „Langen Nacht der Wissenschaften“ gezeigt und vom Publikum bewertet. Im Rahmen des Teilprojektes Öffentlichkeitsarbeit erarbeitete ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. S. Schwarzer und Prof. T. K. Lindhorst den Festivalbeitrag „Vijay und die Schalter“ gemeinsam mit den Kieler Filmemachern F. Wenning und P. Achterberg von der Firma Weitwinkelproduktion. Er greift die Arbeiten aus dem Teilprojekt „B11 - Schaltbare Zelladhäsion“ auf.
Juli 2012
Mit “Schaltbarer Zelladhäsion” befasst sich die AG Lindhorst und stellt das Thema im ersten SFB 677 Forschungs-Podcast des IPN vor.
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Es geht in der Forschung um molekulare Schalter, die das Anheften von Bakterienzellen an andere Zellen verhindern können. "Solche Nano-Schalter könnten in Zukunft bei der Diagnose oder Behandlung von Darmbakterien wie EHEC helfen", erläutert Professorin T. K. Lindhorst. Mithilfe von Kurzfilmen, so S. Schwarzer vom IPN, will der SFB 677 in Zukunft verstärkt die Auseinandersetzung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zum Thema Nanotechnologien fördern. Der Podcast ist die wissenschaftlich tiefer gehende Version des kürzlich preisgekrönten Kurzfilms "Vijay und die Schalter".
Juli 2012
Nadine Hauptmann hat auf der 15th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy 2012 in Cesky Krumlov (Tschechische Republik) einen Poster-Preis gewonnen. Der Preis wurde von der Fa. Specs für die exzellente Poster-Präsentation und außergewöhnliche Forschung gestiftet.
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Die Tagung beschäftigte sich mit dem Fortschritt in der dynamischen AFM (atomic force microscopy) und wurde von 200 Wissenschaftlern aus aller Welt besucht. Nadine arbeitet zu Zeit an ihrer Dissertation in der Arbeitsgruppe von Prof. Berndt. Ihre Forschung ist ein zentrales Thema im SFB 677 "Funktion durch Schalten". Ihrer Arbeit konzentriert sich insbesondere auf die wirkenden Kräfte, wenn Moleküle mit einer Metall-Elektrode kontaktiert werden.
Juni 2012
Die Nanowelt wird jetzt für alle sichtbar: durch „nanotörn“. Das ist eine neue Applikation für Smartphones, die das Kieler Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN) mit der Rijksuniversiteit Groningen entwickelt hat.
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Sie nimmt die Nutzerin oder den Nutzer mit auf eine Reise in kleine Dimensionen und zeigt, womit sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich 677 „Funktion durch Schalten“ der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) beschäftigen und wo Nano auch im Alltag zu finden ist. Mit der App können AR- Codes gescannt werden (diese sind unter Downloads als Booklet herunterzuladen). Die Kamera des Smartphones fungiert wie eine Art Mikroskop die das Unsichtbare sichtbar macht. Weitere Informationen finden Sie in der CAU-Pressemitteilung.
Juni 2012
Vom 20.-22.08.2012 organisiert der SFB 677 bereits zum zweiten Mal ein internationales Meeting unter dem Titel "Molecular Switches: Elementary Processes and Applications". In diesem Jahr findet die Tagung in der Fielmann Akademie auf Schloss Plön statt.
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Auch zur diesjährigen Tagung konnten wieder international renommierte Sprecher gewonnen werden. Die Themen der Vortragssessions umfassen: Festkörper und Materialien, Supramolekulare Chemie, STM / lokale Manipulation, Molekulare Architekturen, Ultraschnelle Dynamik, Photochemie und Theorie, Spinschaltung. Die Registrierung ist ab sofort verfügbar.
Mai 2012
Unter dem Motto "Innovativ, wissenschaftlich und kreativ" wurde das Nano-Kurzfilm-Festival: nano-Spots! ausgerufen.
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Das Teilprojekt Öffentlichkeitsarbeit des SFB 677 und die Arbeitsgruppe von Prof. Thisbe Lindhorst haben sich mit dem Beitrag "Vijay und die Schalter" für die Endrunde am 05. Juli in Halle qualifiziert. Der Kurzfilm gehört damit zu den besten zehn Einreichungen und hat die Chance auf Preisgelder in der Gesamthöhe von 10.000 Euro. Der Film wird in Kürze auf den Seiten des SFB 677 zum Ansehen angeboten.
April 2012
Im Rahmen des Planspiels Wissenschaft am IPN Kiel konnten Lehrkräfte aus Schleswig-Holstein am 17 April 2012 erste Experimente aus dem Schülerlabor Klick! ausprobieren und für den Einsatz in ihrem Unterricht testen.
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Im Schülerlabor Klick! werden wissenschaftlichen Aufgaben, Prozesse und Erkenntnisse aus dem SFB 677 und anderen Projekten in verständliche und Interesse weckende Versuche und Simulationen übersetzt. Näheres über die Veranstaltung finden sie in der CAU-Pressemitteilung.
März 2012
Mit einem Informationsstand und Hands-On Experimenten stellte sich der Sonderforschungsbereich 677 auf den Studien-Informations-Tagen der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel vom 20.-22. März 2012 auf.
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Schülerinnen und Schüler nutzten rege das Angebot, um sich über aktuelle Forschungsthemen im SFB zu informieren. Besonders gut kam ein „Nano-Quiz“ vom Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften / der Arbeitsgruppe um Ilka Parchmann an.
März 2012
Auf der 7. Jahrestagung des Bundesverbands der Schülerlabore e.V. – LernortLabor – wurde das Schülerlabor Klick! des Sonderforschungsbereichs 677 vorgestellt.
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Neben den zu erschließenden fachlichen Leitfragen (Was bedeutet Nano-Science? Was ist das Prinzip chemischen und physikalischen Schaltens? Welche Methoden und Verfahren eignen sich zur Charakterisierung?) wurden ebenfalls die didaktischen Ziele (Erweiterung schulischer Basiskonzepte, Kombination von Experiment und Multimedia, Einblicke in den Forschungsalltag von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern) hervorgehoben.
Februar 2012
Im „European Journal of Inorganic Chemistry“ berichten die Arbeitsgruppen um Rainer Herges und Felix Tuczek über lichtinduzierte Spinschaltungen von Eisenkomplexen.
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Die Arbeit ist unter dem Titel “FeIII Spin-Crossover Complexes with Photoisomerizable Ligands: Experimental and Theoretical Studies on the Ligand-Driven Light-Induced Spin Change Effect” erschienen.
Januar 2012
Für herausragende Leistungen in der Chemie und in den Nano-Wissenschaften zeichnete das Musher Memorial Lecture Committee im Januar Rainer Herges mit dem Musher-Preis 2012 aus.
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Ende Mai wird Herges auf Einladung des Musher Memorial Lecture Committee an der Hebräischen Universität Jerusalem und weiteren israelischen Hochschulen referieren. Der Musher-Preis wird einmal pro Jahr in Gedenken an den 1974 verstorbenen, jüdischen Chemiker Jeremy Musher vergeben. Die Auszeichnung wird ausnahmslos an besonders hochrangige Forscherinnen und Forscher verliehen, darunter sind beispielsweise die Nobelpreisträger Roald Hoffmann und George Olah. Siehe auch die CAU-Pressemitteilung
Januar 2012
Seit Januar 2012 hat der SFB 677 mit Stefanie Maack eine Ansprechpartnerin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit.
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Stefanie Maack ist neue Referentin für Wissenschaftskommunikation an der Stabstelle Presse, Kommunikation und Marketing der CAU und fokussiert thematisch auf die SFBs 677, 855 und 877. Sie wird die SFBs vorwiegend durch das Verfassen von Pressemitteilungen (z.B. im Vorfeld wichtiger Publikationen), durch Beratung zur Projektkommunikation (Zielgruppen, Informationskanäle, Sprache) und Zugang zu Medien stärken. Alle Mitglieder des SFB sind herzlich eingeladen, sich direkt an Frau Maack zu wenden (smaack@uv.uni-kiel.de, -1755). Mehr zur Person im CAU-intern (nur im Uni-Netz)
Mai 2011
Am 24.05.2011 hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Verlängerung des SFB 677 um vier weitere Jahre genehmigt. Siehe dazu auch die Pressemitteilung der CAU.


