25.08.17 11:17

Humboldt-Forschungsstipendiat in der Physik

Optimale Suchstrategien

Von: Arne Claussen

Der indische Physiker Dr. Debasish Saha ist Spezialist für Nichtgleichgewichtsprozesse. Am Institut für Experimentelle Physik der Kondensierten Materie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) wird er zusammen mit Prof. Dr. Stefan Egelhaaf in den nächsten 24 Monaten kolloidale Teilchen untersuchen. Ziel ist es, Suchstrategien zu erforschen, um schnell und effektiv interessante Orte aufzuspüren.

Dr. Debasish Saha aus Indien, Alexander von Humboldt-Forschungsstipendiat an der HHU. (Fotos: HHU / Jochen Müller)

Dr. Saha forscht am Institut für Experimentelle Physik der Kondensierten Materie zusammen mit Prof. Dr. Stefan Egelhaaf (links).

In der Natur wollen Tiere möglichst schnell und effektiv ihre Nahrung finden und durchsuchen dafür ihren Lebensraum. Ein anderes Beispiel, auf einer deutlich kleineren Längenskala, sind Enzyme und Substrate, die in Zellen zueinander finden müssen. Auch im täglichen Leben suchen wir ständig und wollen so schnell wie möglich unseren Haustürschlüssel, unser Lieblingsbuch oder eine Kneipe finden.

Eine solche Suche kann sehr aufwändig sein. Effiziente Suchstrategien sind gefragt. In der Arbeitsgruppe von Prof. Egelhaaf will der Alexander von Humboldt-Forschungsstipendiat Dr. Saha verschiedene Strategien mit einem kolloidalen Modellsystem testen. Dabei handelt es sich um kleine, mikrometergroße Teilchen in einer Flüssigkeit, die sich zufällig bewegen und mit einem Lichtmikroskop beobachtet werden können.

Das gestellte Szenario ist zunächst abstrakt: Die Wissenschaftler bestimmen, wie lange das Teilchen braucht, bis es einen bestimmten Ort erreicht. Die einfachste – und ineffektivste – Suchstrategie wäre es, eine Fläche Zeile für Zeile abzurastern. Dies kann schon wesentlich schneller gehen, wenn das Teilchen immer nur einen kleinen Bereich um sich herum absucht, dann zufällig an einen entfernten neuen Ort springt, um dort die Suche neu zu beginnen. Da sich die Kolloide bei dem Ansatz aber auch „verlaufen“ und aus dem Suchgebiet herauslaufen können, ist im Einzelfall ein äußerer Eingriff sinnvoll: Im beschriebenen Szenario setzt man zum Beispiel nach einer bestimmten Zeit das Teilchen an seinen Ausgangsort zurück. Dr. Saha wird solche Suchprozesse mit verschiedenen Parametern experimentell nachstellen und deren Effizienz testen.

Neben seiner experimentellen Arbeit wird Dr. Saha während seines Aufenthalts in Düsseldorf ebenfalls mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hartmut Löwen vom Institut für Theoretische Physik II zusammenarbeiten. Dabei wird er die experimentell gewonnenen Ergebnisse um numerische Simulationen ergänzen.

Dr. Saha zu seinen geplanten Untersuchungen: „Die HHU bietet eine ideale Umgebung, um meine Experimente durchzuführen. Dies ermöglicht mir an der vordersten Forschungsfront ganz wesentlich zum wissenschaftlichen Fortschritt in einer aktuellen und sehr spannenden Frage beizutragen.“ Prof. Egelhaaf ergänzt: „Ich bin sehr glücklich, mit einem so talentierten und motivierten Postdoc an einem so wichtigen Forschungsthema zusammenarbeiten zu können“.

Zur Person

Dr. Debasish Saha, geboren 1986 in West Bengal/Indien, studierte Physik in Kalkutta und Neu Delhi und promovierte im Jahr 2015 am Raman Research Institute in Bangalore mit der Arbeit „Experimental studies of the dynamics and flow behaviors of colloidal nanoclay glasses and gels“. Seit dem Jahr 2016 forscht er an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, im März 2017 gewährte ihm die Alexander von Humboldt-Stiftung ein zweijähriges Forschungsstipendium an der HHU.

Humboldt-Forschungsstipendien

Die Alexander von Humboldt-Stiftung ermöglicht jährlich über 2.000 Forschern aus aller Welt einen wissenschaftlichen Aufenthalt in Deutschland. Zu den Instrumenten der Stiftung gehören unter anderem die Humboldt-Forschungsstipendien, die an jährlich rund 450 promovierte Nachwuchswissenschaftler aus dem Ausland vergeben werden. Diese können damit ein langfristiges Forschungsvorhaben im Rahmen einer selbst gewählten Arbeitsgruppe an einer deutschen Universität oder Forschungseinrichtung realisieren.

Weitere Informationen: undefinedSeiten der Alexander von Humboldt-Stiftung

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