FNR Awards 2023: Für eine neue Theorie über die Thermodynamik chemischer Motoren

Die Thermodynamik befasst sich mit der Frage, wie sich Energie in Systemen bewegt und umgewandelt wird. Ein bekanntes Beispiel ist die Dampfmaschine: diese funktioniert, indem Wärmeenergie in Bewegung umgewandelt wird. Die Thermodynamik von Dampfmaschinen ist vollständig verstanden.

In unserem Körper gibt es winzige, nanoskopische molekulare Motoren, die Dinge in unseren Zellen bewegen, indem sie chemische Energie in Bewegung umwandeln. „Ich war fasziniert davon, wie diese funktionieren könnten“, sagt Emanuele Penocchio in seinem Award-Video und fährt fort: „Ich wollte wissen, ob wir chemische Motoren wie molekulare Motoren mit der Thermodynamik beschreiben können, wie wir es bei Wärmekraftmaschinen tun.“

Als Emanuele begann, in der Literatur zu recherchieren, stellte er fest, dass es keine Antworten gab. Also schloss er sich der Gruppe von Prof. Massimilano Esposito an der Universität Luxemburg an, um eine Theorie über molekulare Systeme und ihre Energie zu entwickeln. Dies ist das erste Mal, das dies getan wurde. Für diese Arbeit wurde Emanuele Penocchio am 19. Oktober 2023 vom Luxembourg National Research Fund (FNR) mit einem FNR Award for Outstanding PhD Thesis ausgezeichnet.

„Eine Zelle ist wie eine Stadt. Wir verstehen jetzt ein bisschen besser, wie die sehr kleinen Motoren, die die Funktionen der Zellen antreiben, funktionieren. Das wird in Zukunft möglicherweise helfen, kranke Zellen zu reparieren“, so Penocchio.

Warum die Jury dieses Projekt ausgewählt hat

Über den Gewinner

Emanuele Penocchio wurde als Chemiker in Bologna und Pisa ausgebildet. Seine Doktorarbeit absolvierte er an der Universität Luxemburg in der Abteilung Physik und Materialwissenschaften, unter der Betreuung von FNR ATTRACT Fellow Prof. Massimilano Esposito. Für seine interdisziplinäre Doktorarbeit erhielt Emanuele bereits zwei weiter Preise: den Distinguished Student Feynman Prize in Nanotechnology des Foresight Instituts (2022) und den Rolf Tarrach Award der Universität Luxemburg für die beste Doktorarbeit des Jahres 2022. Aktuell ist Emanuele Post-doc an der Northwestern University in Illinois, USA.

Zwei weitere Doktoranden waren ebenfalls in dieser Preiskategorie nominiert:

• Salah Ghamizi vom SnT (Interdisciplinary Center for Security, Reliability and Trust) der Universität Luxemburg. Er verbesserte Modelle des maschinellen Lernens für Situationen, in denen es nicht viele Daten gibt, um die Modelle zu trainieren, wie z. B. die Vorhersage seltener Krankheiten oder Finanzbetrug.

• Mina Tsenkova von der Universität Luxemburg. In ihrer Doktorarbeit befasste sie sich mit der Rolle der Darmflora bei Darmkrebs und der Frage, ob diese durch die Ernährung so verändert werden kann, dass sie vorteilhafte Funktionen erfüllt.

Hier ein Zusammenschnitt der FNR Awards-Preisverleihung vom 19. Oktober 2023:

Text: Michèle Weber (FNR)
Video des Preisträgers und der Preisverleihung: MOAST Creative Studio
Shortlist-Videos: Super8