Kraftspektroskopie reversibel gebundener Systeme:
Durch Anlegen einer externen mechanischen Kraft können Adhäsions-Bindungen wie Wasserstoffbrücken geöffnet werden und somit beispielsweise ein Protein oder ein RNA-Molekül entfaltet werden. In manchen Fällen ist es außerdem möglich, diese Entfaltung rückgängig zu machen. Wir untersuchen den Prozess der Bindungsöffnung und Bindungsbildung mit Molekulardynamik-Simulationen und anhand stochastischer Modelle.
Elektronischer Energietransfer in Modellsystemen:
Der Transfer elektronischer Energie von einem Donor auf einen Akzeptor bildet den Elementarschritt in einer Reihe physikochemischer Prozesse. Ein prominentes Beispiel für einen solchen Prozess stellt das Phänomen der Lichtsammlung in speziellen biologischen Systemen dar. Bei der theoretischen Analyse des Transferprozesses gibt es eine Reihe offener Fragen, die wir bearbeiten. Dazu gehört die realistische Beschreibung der elektronischen Kopplung und der Einfluss der Temperatur des umgebenden Mediums auf die Transferraten.
Dynamik in komplexen Systemen:
Die Dynamik in vielen makroskopischen ungeordneten Systemen ist um viele Größenordnungen langsamer als Prozessen, die sich auf mikroskopischer Ebene abspielen. Deshalb kann man so langsame Prozesse sehr gut vermittels stochastischer Modelle beschreiben. Wir benutzen solche Modelle, um den Informationsgehalt nichtlinearer Experimente zu untersuchen und darüberhinaus das Verhalten komplexer Systeme in Nichtgleichgewichtszuständen, wie sie beispielsweise in Gläsern vorliegen, zu beschreiben.