Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Fratzl

Prof. Fratzl forscht an der Schnittstelle von Materialwissenschaft, Biologie und Design. Sein aktueller Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung interdisziplinärer Methoden, um natürliche Materialstrukturen zu verstehen und diese Erkenntnisse für die Gestaltung neuer Werkstoffe nutzbar zu machen. Der Exzellenzcluster „Bild Wissen Gestaltung" bringt dafür Natur- und Materialwissenschaftler mit Geisteswissenschaftlern, Architekten und Designern zusammen. Für Unternehmen relevant ist dies bei der Entwicklung biomimetischer Materialien mit optimierten Eigenschaften sowie bei der systematischen Verbindung von wissenschaftlicher Erkenntnis mit praktischer Gestaltung.

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• EXC 1027: Bild Wissen Gestaltung. Ein Interdisziplinäres Labor

  Quelle ↗

  Mit der Vision, dass Gestaltung ein grundlegender Modus der Wissensproduktion ist, entwickelte der Exzellenzcluster Bild Wissen Gestaltung. Ein Interdisziplinäres Labor eine neue Form der interdisziplinären Zusammenarbeit. Auf Initiative der Geisteswissenschaften brachte der Cluster Forschende aus den Natur- und Materialwissenschaften, Medizin, Architektur, Design und Geisteswissenschaften zusammen, um neue Wissensarchitekturen zu erforschen und zu etablieren. Im gemeinsamen Forschungsprozess verband sich das synthetisierende Potential der Geisteswissenschaften, Bilder und Wissensstrukturen über alle wissenschaftlichen Disziplinen hinweg zu analysieren, sowohl mit den analytisch-experimentellen Verfahren der Naturwissenschaften als auch erstmalig mit den integrativen Praktiken der Designdisziplinen.Ausgehend von dem Grundsatz, dass Wissen Gestaltung bedeutet und Gestaltung neues Wissen hervorbringt, wurden fundamentale Erfolge erzielt: i. Bilder, architektonische Räume und Gestaltungsprozesse wurden als wesentliche Akteure der Wissenserzeugung und der Ausbildung von Praktiken etabliert, zum Beispiel in der Neurochirurgie, der zoologischen Morphologie, der Physik und der Medientheorie. Mit dieser „Wende zur Gestaltung“ wurden die Designdisziplinen Schlüsselakteure der interdisziplinären Grundlagenforschung.ii. Durch die Überführung transversalen epistemologischen Denkens und historischer Genealogien in naturwissenschaftliche Labore und Designwerkstätten konnten die Geisteswissenschaften eine neuartige Führungsrolle in der interdisziplinären Forschung einnehmen. Materialwissenschaften, Physik und Biologie wiederum haben ihren experimentellen Ansatz durch die Integration epistemologischer, historischer und gestalterischer Dimensionen neu ausgerichtet. Dadurch wurden neue Forschungsperspektiven auf dem Gebiet des materialen Codes und der Strukturwissenschaft ermöglicht.iii. Der Cluster entwickelte ein experimentelles und adaptives interdisziplinäres Labor, das die Gestaltung von Interdisziplinarität als eigenständige Forschungsaufgabe verstand. Gleichzeitig wurden aktuelle interdisziplinäre Forschungsprozesse und ihre Geschichte in Form von universitären Sammlungen für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht: Durch innovative Ausstellungsformate etablierte der Cluster das Kuratieren als genuine Form von Forschung und Wissensproduktion.Auf dieser Basis hat der Exzellenzcluster das Modell eines kollaborativen, adaptiven Forschungsprozesses geschaffen, das das deutsche Wissenschaftssystem revolutionieren könnte. Sowohl der darauf aufbauende Exzellenzcluster Matters of Activity als auch das Hermann von Helmholtz-Zentrum für Kulturtechnik setzt diese integrative Forschungsstruktur an der Humboldt-Universität zu Berlin fort. Der Cluster hat Humboldts Modell von Forschung, Lehre und Wissenstransfer neu gestaltet und das Erbe der 200-jährigen Geschichte der Humboldt-Universität zu Berlin mit der 100-jährigen Geschichte des Bauhauses verbunden.

• Curvature in Biological Systems: Its Quantification, Emergence, and Implications across the Scales

  2022

  Advanced Materials · DOI

  Surface curvature both emerges from, and influences the behavior of, living objects at length scales ranging from cell membranes to single cells to tissues and organs. The relevance of surface curvature in biology is supported by numerous experimental and theoretical investigations in recent years. In this review, first, a brief introduction to the key ideas of surface curvature in the context of biological systems is given and the challenges that arise when measuring surface curvature are discussed. Giving an overview of the emergence of curvature in biological systems, its significance at different length scales becomes apparent. On the other hand, summarizing current findings also shows that both single cells and entire cell sheets, tissues or organisms respond to curvature by modulating their shape and their migration behavior. Finally, the interplay between the distribution of morphogens or micro-organisms and the emergence of curvature across length scales is addressed with examples demonstrating these key mechanistic principles of morphogenesis. Overall, this review highlights that curved interfaces are not merely a passive by-product of the chemical, biological, and mechanical processes but that curvature acts also as a signal that co-determines these processes.

• Wood and the Activity of Dead Tissue

  2020

  Advanced Materials · DOI

  Wood is a prototypical biological material, which adapts to mechanical requirements. The microarchitecture of cellulose fibrils determines the mechanical properties of woody materials, as well as their actuation properties, based on absorption and desorption of water. Herein it is argued that cellulose fiber orientation corresponds to an analog code that determines the response of wood to humidity as an active material. Examples for the harvesting of wood activity, as well as bioinspiration, are given.