
German: 
Jedes Jahr zeichnet die Helmholtz-Gemeinschaft sechs ihrer Forscher
mit dem Helmholtz-Doktorandenpreis aus.
Und in diesem Jahr wurde ich gefragt, 
ob ich sie gern besuchen
und euch vorstellen würde, was ich natürlich gern tue.
Dann lasst uns doch mal sehen, wer die Preisträger sind.
Hier am MDC in Berlin, 
hat Katrina ihre Doktorarbeit geschrieben.
Zu welchem Thema haben Sie geforscht?
Ich habe zu Krankheitsmechanismen geforscht.
Krankheitsmechanismen?
Wir kennen die Gene, die Krankheiten verursachen, 
aber wir wissen nicht, wie sie die Krankheiten verursachen.
Die Sache ist, dass Mutationen in Genen zu Fehlern in den Proteinen führen können, die sie kodieren,
und während einer Massenspektrometrie-Untersuchung, inmitten aller möglichen Proteinwechselwirkungen,
konnte Katrina den Mechanismus für ein Protein identifizieren,
das für die Versorgung unseres Gehirns mit Energie zuständig ist.
Die Mutationen verursachen eine Art von Signal, das vorher nicht da war,
und es wird von anderen Proteinen erkannt und befiehlt diesen anderen Proteinen

English: 
Every year the Helmholtz Association honors six of their researchers
by awarding them the Helmholtz Doctoral Prize.
And this year they asked me whether
 I’d like to go and visit them
and introduce them to you, which, of course, I would.
Let’s go and meet them.
So here, at the MDC in Berlin, is 
where Katrina did her PhD work.
So what is it that you researched?
I researched disease mechanisms.
Disease mechanisms?
We know the genes that cause disease, 
but we actually don’t know how they cause disease.
The thing is that mutations in genes can lead to errors in the proteins that they code for
and during a mass spectrometry screen, in midst of all kinds of protein interactions,
Katrina was able to identify the mechanism for a protein
that is responsible for supplying our brain with energy.
The mutations cause something like a signal that wasn’t there before,
and it’s recognized by other proteins and it tells these other proteins

English: 
“Take me and bring me to a different place.”
But the signal isn’t supposed to be there,
so they’re brought to a place that they actually don’t belong to,
and that makes them non-functional.
And you can imagine the problem that this causes.
Our brain doesn’t get the energy that it needs 
just because this protein was delivered to the wrong address.
And then I looked at the whole screen again and I found two more.
So I was, like, there seems to be a pattern.
There is not just one, there are three
and they all seem to have the same kind of motive and the same kind of story behind them.
And then it became, like, a bigger thing. So that was what made it really cool.
While Katrina’s work deals with biologic and molecular processes,
our next winner is researching brain architecture.
At Forschungszentrum Jülich, Miriam Menzel and her group
are working on reconstructing the three-dimensional nerve fiber pathways of our human brain.
So we cut the brain into micrometer-thin sections
and place these sections in the polarization microscope.
And from the measured intensity changes

German: 
"Nimm mich und bring mich woanders hin."
Aber das Signal sollte es eigentlich gar nicht geben,
und deshalb werden sie an eine Stelle gebracht, wo sie eigentlich nicht hingehören.
Dadurch funktionieren sie nicht mehr.
Und man kann sich vorstellen, was für Probleme das mit sich bringt.
Unser Gehirn bekommt nicht die Energie, die es braucht, 
einfach weil dieses Protein an der falschen Adresse abgeliefert wurde.
Und dann habe ich mir die ganze Untersuchung noch einmal angesehen und zwei weitere gefunden.
Also dachte ich mir: Hier scheint es ein Muster zu geben.
Es gibt nicht nur eins, es gibt drei,
und hinter allen steht anscheinend dieselbe Art von Motiv und dieselbe Art von Story.
Und dann wurde es irgendwie ein größeres Ding. Dadurch wurde es erst so richtig toll.
Während sich Katrina mit biologischen und molekularen Prozessen befasst,
erforscht unsere nächste Preisträgerin die Hirnarchitektur.
Im Forschungszentrum Jülich arbeiten Miriam Menzel und ihre Gruppe daran,
die dreidimensionalen Nervenfaserbahnen des menschlichen Gehirns zu rekonstruieren.
Wir schneiden also das Gehirn in mikrometerdicke Schnitte
und legen diese Schnitte in das Polarisationsmikroskop.
Und aus den gemessenen Intensitätsänderungen

English: 
we then get information about the 3-D orientations of the nerve fibers.
But in certain brain regions, such as crossing fibers, here, for example,
we still misinterpret our results.
So here the signal is canceled out and we only get a low intensity signal.
And this is of course a big problem if you want to reconstruct the nerve fiber architecture of the brain.
And therefore, in my thesis, I developed new techniques
that give us additional information about brain tissue properties
and I performed numerical simulations on our super computers
to study how the light of the microscope interacts
with the brain tissue using artificial nerve fiber models.
And I found, for example, that the scattering of the light
gives us valuable additional information,
such as the crossing angle of the nerve fibers, which was not accessible so far.
Wow, so basically the information that you found,
it was always there, but you found a way to unlock it.
Yes, right.
Cool. So Miriam’s thesis helps us to understand in more detail

German: 
erhalten wir dann Informationen über die 3D-Orientierungen der Nervenfasern.
Aber in bestimmten Hirnregionen, wie zum Beispiel bei sich kreuzenden Fasern,
interpretieren wir unsere Ergebnisse immer noch falsch.
Das Signal wird hier aufgehoben, und wir bekommen nur ein sehr schwaches Signal.
Und das ist natürlich ein großes Problem, wenn man die Nervenfaser-Architektur des Gehirns rekonstruieren will.
Daher habe ich im Rahmen meiner Dissertation neue Verfahren entwickelt,
die uns zusätzliche Informationen über die Eigenschaften von Hirngewebe vermitteln.
Ich habe dann numerische Simulationen auf unseren Supercomputern durchgeführt,
um zu untersuchen, wie das Licht des Mikroskops
mit dem Hirngewebe zusammenwirkt, wobei künstliche Nervenfasermodelle verwendet wurden.
Und ich habe zum Beispiel herausgefunden, dass uns die Streuung des Lichts
wertvolle zusätzliche Informationen liefert,
wie den Kreuzungswinkel der Nervenfasern, die bisher nicht zugänglich waren.
Wow, also im Grunde waren die Informationen, die du entdeckt hast,
immer schon da, aber du hast eine Möglichkeit gefunden, darauf zuzugreifen.
Das stimmt.
Cool. Miriams Doktorarbeit hilft uns also, noch detaillierter zu verstehen,

German: 
wie die verschiedenen Teile unseres Gehirns miteinander verbunden sind.
Mit Licht arbeitet auch Yi-Jen.
Sie erforscht, wie die Elektronen, die große Atome umgeben,
mit hochintensivem Licht interagieren.
Und das hier bin ich, bei dem Versuch, die Quantenphysik dahinter zu verstehen.
Es ist verrückt, wenn ich darüber nachdenke.
Alles ist so klein, und dann gibt man eine Längenskala an,
wie eine Million mal kleiner als die Größe eines menschlichen Haares,
und sie bewegen sich so schnell, dass dies in einem Maßstab von einem Milliardstel eines Milliardstels einer Sekunde abläuft.
Woher weiß man nun, was da vor sich geht? Man verwendet Licht.
Zusammen mit anderen Experimentatoren
setzte sie große Atome ultrakurzen Lichtblitzen aus, um die Elektronenbewegung zu erfassen,
die durch den hochintensiven Laser ausgelöst wurde.
Und sie fanden heraus, dass die Elektronen
nicht immer aus ihrer Bahn geworfen wurden
durch den erwarteten Quantentunnelmechanismus.
Stattdessen oszillierten sie manchmal oder tanzten um das Atom herum,
bevor sie in die Umlaufbahn zurückkehrten, was schon ziemlich ungewöhnlich ist.

English: 
how the different parts of our brain are interconnected.
Also working with light, is Yi-Jen.
She’s researching how the electrons around large atoms
interact with high intensity light,
and this is me trying to understand the quantum physics behind it.
It’s very weird, when I think about this.
Everything is so small and then you give length scales,
like a million times smaller than the human hair size,
and they move so fast that it’s on some scale of a billionth of a billionth of a second.
So how do you know what is going on? So you use light.
So, together with experimentalists,
she exposed large atoms to ultra-short bursts of light to record the electron motion
that was set off by the really intense laser.
And what they found is that the electrons
were not always being flung out of their orbit
through the expected quantum tunneling mechanism.
Instead, sometimes they oscillated or danced around the atom
before returning back into orbit, which seems so unusual somehow.

German: 
Was die Untersuchung zeigt, ist, dass
die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie unter solchen extremen Bedingungen
weitaus komplizierter ist als das, was wir uns vorher vorgestellt haben.
Ich verstehe, was du sagst, bin aber nicht  sicher, ob es in meinem Gehirn ankommt.
Ja, meiner Oma erzähle ich immer einfach, dass ich
untersuche, wie die Materialien mit großen Lasern interagieren.
Und sie sagt: "Ja, verstehe."
Ja, cool.
Während Yi-Jen wirklich kleine und schnelle Dinge sichtbar macht,
geht es bei Anitas Forschung am Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
darum, laute Dinge leiser zu machen,
durch Akustikverkleidungen, zum Beispiel in Flugzeugmotoren.
Akustikverkleidungen sind perforierte Wände.
Wir haben also ein Sieb mit kleinen Öffnungen darin,
und es gibt einen Hohlraumgrund hinter der Wand.
Und diese Hohlräume bilden zusammen mit den Löchern einen Helmholtz-Resonator,
und indem man nun die Geometrie des Systems anpasst,

English: 
So what this study shows is that
the interactions between light and matter in these kind of extreme conditions
is far more complicated than what we imagined before.
I understand what you say, but I’m not quite sure if it reaches my brain.
Yes, well as I say to my grandma, I just say that
I study how the materials interact with big lasers.
And she says “Yes, I understand.”
Yes, cool.
So while Yi-Jen makes really small and fast things visible,
Anita’s research at the German Aerospace Center
is based on making really loud things quieter,
by designing acoustic liners, for instance to cover the insides of airplane engines.
Acoustic liners are perforated walls.
So we have a screen with small perforations in it,
and there’s a backing cavity behind the wall.
And those cavities together with the holes, they form a Helmholtz resonator
and by adjusting the geometry of the system

English: 
you can determine a special sound absorption frequency range.
So this is our flow duct.
This is where we measure actually the performance of the liner.
Our goal is to match the absorption spectrum of those liners
to the spectrum of the noise.
Now this is something that can be done by trial and error,
but the scientific and more efficient approach
is to model the situation. However ...
We found out that in each case the older models are not correct.
Because not only the oscillating flow in the individual openings,
but also the interaction in between openings
have been over-simplified.
And this is where my research starts.
I’m developing a model
where this complicated sound and flow interaction
in the openings of the liner is predicted correctly.
So this way, Anita is contributing to making our future world a bit less noisy.

German: 
kann man einen speziellen Schallabsorptions-Frequenzbereich festlegen.
Das ist also unser Strömungskanal.
Und dort messen wir die Leistungsfähigkeit der Verkleidung.
Unser Ziel ist es, das Absorptionsspektrum dieser Verkleidungen
an das Spektrum der Geräusche anzupassen.
Das ist zwar etwas, was man auch einfach ausprobieren kann,
der wissenschaftliche und effizientere Ansatz ist jedoch,
die Situation zu modellieren. Aber ...
Wir haben festgestellt, dass die älteren Modelle nicht korrekt sind.
Weil nicht nur die oszillierende Strömung in den einzelnen Öffnungen,
sondern auch die Wechselwirkung zwischen den Öffnungen
zu stark vereinfacht worden sind.
Und genau da setzt meine Forschung an.
Ich entwickle ein Modell,
bei dem diese komplizierte Klang-Strömungswechselwirkung
in den Öffnungen der Verkleidung korrekt vorhergesagt wird.
So trägt Anita dazu bei, unsere zukünftige Welt ein bisschen leiser zu machen.

English: 
Now my next stop is also going to be at the German Aerospace Center,
but this time in Köln, where I’ll meet Josua.
So I’m working on taking the energy of the sun and using it for chemistry, basically.
And for that, he needs perovskites,
metal oxide compounds that have different properties
depending on how they’re combined.
And it’s basically like playing Lego,
like putting different metals together,
and, if you do it the right way, you get a new perovskite
with a specific crystal structure
and you can design those perovskites in such a way
that they react exactly like you want them to.
Now, it’s possible to design them in a lab, but that takes a lot of time and effort.
So that’s why my approach was
to teach a computer how this is done. How the chemistry and physics work.
To have the computer calculate a lot of materials,
then find the ideal material out of this big data set.
And to do that, I worked together with people in Berkeley in the United States,

German: 
Mein nächster Halt wird auch am DLR sein,
aber diesmal in Köln, wo ich Josua treffe.
Ich arbeite also daran, die Energie der Sonne zu nehmen und sie für die Chemie zu nutzen.
Und dafür benötigt er Perowskit,
Metalloxid-Verbindungen, die unterschiedliche Eigenschaften haben,
je nachdem, wie sie kombiniert werden.
Im Grunde ist das wie Lego spielen,
wenn man unterschiedliche Metalle zusammensetzt,
und, wenn man es richtig macht, ein neues Perowskit bekommt,
mit einer speziellen Kristallstruktur.
Und man kann dieses Perowskit so auslegen,
dass sie genau so reagieren, wie man das von ihnen erwartet.
Man kann sie natürlich in einem Labor zu entwerfen, aber das ist aufwendig und kostet viel Zeit.
Darum war mein Ansatz,
das alles einem Computer beizubringen, was da chemisch und physikalisch abläuft.
Den Computer eine Menge Material berechnen zu lassen,
und dann das ideale Material aus diesem großen Datensatz herauszufinden.
Und dazu habe ich mit Kollegen in Berkeley in den Vereinigten Staaten zusammengearbeitet,

English: 
who really know how to do this, and together we created an online database,
where any chemist or physicist or engineer can find a material for a right application,
and it’s completely for free and online and available to everyone.
From chemical engineering we now jump to wildlife conservation.
Annegret studied the impact of climate change on reptile populations in Australia
by observing and counting them and by evaluating their behavior and conditions.
We should definitely leave the local vegetation in the national parks, definitely,
but also through the farms, like stepping stones
to make it possible for the species to move between habitats,
because that’s what many, many desert species do, they follow the rainfall.
The thing is, certain habitats can be dry for years before the next rain falls,
so the reptiles need to be able to migrate in between habitats.
If we would remove vegetation,
and they couldn’t move on the bare ground because it’s too hot,
it would cause local extinction.

German: 
die wirklich wissen, wie man das macht, und zusammen haben wir eine Online-Datenbank erstellt,
in der jeder Chemiker, Physiker oder Ingenieur das richtige Material für eine Anwendung finden kann,
und die ist komplett kostenlos und online und steht allen zur Verfügung.
Von der Chemietechnik springen wir nun zum Artenschutz.
Annegret hat die Auswirkungen des Klimawandels auf Populationen von Reptilien in Australien untersucht:
Dazu hat sie sie beobachtet, gezählt und ihr Verhalten und die Bedingungen ausgewertet.
Wir sollten definitiv die lokale Vegetation in den Nationalparks lassen, unbedingt;
aber auch auf Farmen, als Sprungbretter,
damit die Arten sich zwischen den Biotopen bewegen können,
weil viele Wüstenarten dem Regen folgen.
Das Problem ist, bestimmte Biotope können jahrelang trocken sein, bevor der nächste Regen fällt,
daher müssen die Reptilien in der Lage sein, sich zwischen den Biotopen zu bewegen.
Wenn wir die Vegetation entfernen würden,
und sie sich nicht auf dem nackten Boden bewegen könnten, weil er zu heiß ist,
würde dies lokal zu Aussterben führen.

English: 
Now that she’s back in Germany she’s studying local amphibians,
and using a somewhat unconventional method.
Yes, I have something new. What I’m using is a specific detection dog.
So I’m searching the area with the dog.
The dog is trained on the newt species
and it would alert whenever he finds a new species or a new refuge.
That way she’s able to map the refuges,
maybe even find the individuals, and measure the microhabitat conditions.
And it’s quite obvious how much the two of them enjoy this field work.
But then there’s also this other side of science.
I like relating things with each other, trying to figure out why something is as it is.
And then to see results and to see reasons
and to get the puzzle together and understand where something happened.
This is just a, it’s just a great experience in the end.
And this kind of enthusiasm for science
is something that all six candidates have in common.

German: 
Nun ist sie zurück in Deutschland, studiert einheimische Amphibien,
und verwendet dabei eine etwas unkonventionelle Methode.
Stimmt, ich habe etwas Neues. Was ich verwende, ist ein spezieller Spürhund.
Ich durchsuche also das Gebiet mit dem Hund.
Der Hund ist auf die Molcharten trainiert,
und er schlägt immer an, wenn er eine Molchart oder einen Molchunterschlupf findet.
So kann sie die Unterschlüpfe kartieren,
vielleicht sogar die einzelnen Tiere finden und die Bedingungen im Mikrohabitat erfassen.
Man sieht förmlich, wie sehr die beiden diese Feldforschung genießen.
Aber dann gibt es da auch die andere Seite der Wissenschaft.
Ich mag es, Dinge miteinander in Beziehung zu setzen, zu verstehen, warum etwas ist, wie es ist.
Und dann die Ergebnisse und die Ursachen zu erkennen,
und das Puzzle zusammenzusetzen und zu verstehen, wo was geschehen ist.
Das ist letztlich einfach ein tolles Erlebnis.
Und diese Art von Begeisterung für die Wissenschaft
ist etwas, das alle sechs Kandidaten verbindet.
Annegret, Yi-Jen, Josua, Katrina, Anita und Miriam

German: 
Herzlichen Glückwunsch zum Helmholtz-Doktorandenpreis 2019.

English: 
Annegret, Yi-Jen, Josua, Katrina, Anita and Miriam
congratulations on winning the 2019 Helmholtz Doctoral Prize.
