De ERC Consolidator Grant is een subsidie om onderzoekers te ondersteunen in de fase waarin zij hun eigen onafhankelijke onderzoeksteam en onderzoeksprogramma willen opzetten. Met de Consolidator Grant wordt maximaal twee miljoen euro aan subsidie verstrekt.
PhaseShape
Op coacervaten gebaseerde membraanhermodellering en verbinding van synthetische cellen, Evan Spruijt
Membranen zijn cruciaal voor het functioneren van levende cellen. Ze omsluiten en beschermen de cel en organiseren de cellulaire machinerie in subcompartimenten. Membraaneiwitten regelen het transport van moleculen die de cel binnenkomen en verlaten, wat essentieel is om de homeostase in stand te houden en de energie te produceren die nodig is om te leven. Membranen brengen echter ook grote uitdagingen met zich mee bij het maken van synthetische cellen met levensechte eigenschappen of bij de koppeling ervan met levende cellen. Zonder complexe transporteiwitten kunnen op blaasjes gebaseerde synthetische cellen geen voedingsstoffen opnemen, afvalstoffen uitscheiden, communiceren en in leven blijven. Bovendien is het moeilijk gebleken om synthetische cellen te verbinden tot functionele weefsels met gecontroleerde communicatie en mechanische eigenschappen. Nieuwe gegevens wijzen erop dat door fasescheiding gevormde condensaten in de cel betrokken zijn bij een groot aantal functionele interacties met celmembranen, die leiden tot transmembraansignalering, membraanhermodellering en exocytose.
Het project van Spruijt heeft tot doel op coacervaten gebaseerde protocellen met dynamisch gecontroleerde eigenschappen te ontwikkelen die in staat zijn tot vergelijkbare functionele interacties in synthetische cellen. De hier voorgestelde coacervaten hebben drie vitale functies: 1) voedingsstoffen en biomoleculaire machinerie leveren via permeabilisatie of endocytose; 2) synthetische cellen een nieuwe vorm geven om knopvorming en deling mogelijk te maken; en 3) cellen verbinden tot weefsels met afstembare eigenschappen en gecontroleerde communicatie. Het is voor deze coacervaten van essentieel belang om de wisselwerking ervan met membranen en fysisch-chemische eigenschappen dynamisch te kunnen controleren, wat we bereiken via actieve (bio)chemische reacties die in onze groep worden vastgesteld.
Het beheersen van deze unieke interface tussen coacervaat en membraan zal een doorbraak betekenen in het bouwen van levensvatbare en herconfigureerbare synthetische cellen en weefsels door nieuwe mogelijkheden te scheppen voor toediening, hermodellering en signalering, en een fundamenteel, fysisch-chemisch inzicht te verschaffen in de wisselwerking tussen condensaten en membranen in de biologie.
COCONUT
Correcte gelijktijdige software ontwikkelen met behulp van typen, Robbert Krebbers
Moderne computerprogramma's voeren veel taken tegelijk uit, wat essentieel is om enorme gegevenssets te kunnen verwerken en veel klanten en gebruikers tegelijkertijd te bedienen. Gelijktijdige computerprogramma's behoren tot de moeilijkste programma's om goed te krijgen, omdat gelijktijdige taken in veel verschillende volgordes kunnen worden uitgevoerd. Dit maakt het in de informatica een uitdaging om te bepalen of gelijktijdige programma's eigenschappen hebben zoals “bepaalde acties zullen uiteindelijk worden uitgevoerd” (met andere woorden, het programma kan niet vastlopen) of “persoonsgegevens kunnen niet uitlekken” (met andere woorden, het programma is bestand tegen hackers).
In het COCONUT-project zal Robbert Krebbers de fundamenten ontwikkelen van een nieuwe generatie programmeertalen om de ontwikkeling van correcte en veilige gelijktijdige programma's mogelijk te maken. Zijn visie is dat deze nieuwe programmeertalen programmeurs zullen behoeden voor het maken van veel soorten fouten en er daarom automatisch voor zullen zorgen dat fundamentele eigenschappen (zoals de bovengenoemde eigenschappen) bij het bouwen stand houden. Krebbers wil dit doel bereiken door resultaten uit de programmeertaaltheorie, de gelijktijdigheidstheorie, compilers, veiligheid en wiskundige logica te combineren en uit te breiden.
Krebbers is een deskundige op het gebied van de correctheid en veiligheid van gelijktijdige programma's. In 2023 ontvingen Krebbers en medewerkers de “Alonzo Church Award”, die jaarlijks wordt uitgereikt door de Association for Computing Machinery (ACM SIGLOG) en de Europese organisaties voor logica in de informatica (EATCS, EACSL en de Kurt Gödel society) aan onderzoekers die de afgelopen 25 jaar invloedrijke bijdragen hebben geleverd aan de logica in de informatica. Hij zal de programmavoorzitter zijn van het European Symposium on Programming (ESOP) 2026 en vicevoorzitter van de toonaangevende ACM Conference on Principles of Programming Languages (POPL) 2026.
CR-INTERFEROMETRY
Interferometrie van airshowers ter bevordering van de astrodeeltjesfysica, Harm Schoorlemmer
Het universum herbergt een populatie subatomaire deeltjes met een verbazingwekkend hoge kinetische energie, de zogenaamde kosmische straling. Waar en hoe die deeltjes deze energie verkrijgen is onbekend. Deze deeltjes initiëren lawines van deeltjes in de atmosfeer die airshowers worden genoemd. De interacties van deeltjes in een airshower worden niet volledig begrepen en vinden plaats in een regime dat niet gemakkelijk toegankelijk is voor experimenten met deeltjesversnellers.
Schoorlemmer ontwikkelde een nieuwe techniek waarmee interferometrie wordt toegepast op de radio-emissie van airshowers. Deze techniek maakt de reconstructie van de eigenschappen van airshowers nauwkeuriger en maakt het daardoor mogelijk om de kenmerken van kosmische deeltjes beter te bepalen. De grootste faciliteit voor de detectie van ultra-hoogenergetische kosmische straling, het Pierre Auger Observatory, is zijn infrastructuur aan het opschalen naar 1.660 radioantennes. Deze beurs vergemakkelijkt de interferometrische techniek door het ontwikkelen van een nauwkeurig synchronisatiesysteem in te zetten.
Het Southern Wide-view Gamma-ray Observatory is een faciliteit van de volgende generatie, waarvan de bouw in 2026 van start zal gaan. Met dit project wordt de faciliteit uitgebreid met 800 antennes om interferometrie toe te passen op airshowers. Hiermee zal baanbrekend werk worden verricht met de interferometrische reconstructie van airshowers op grote schaal en wordt de weg geëffend voor het gebruik ervan in toekomstige projecten.
Door de reconstructie van airshowers van deze faciliteiten te verbeteren, willen de onderzoekers hun mogelijkheden uitbreiden om belangrijke open vragen in de astrodeeltjesfysica te beantwoorden. Zo wordt met name de combinatie van deeltjesdetectie en interferometrie gebruikt voor het bereiken van de volgende doelstellingen:
- Bepalen welke deeltjes bijdragen aan de kosmische stralingsflux bij de hoogste energieën, door de diepte van de airshower te meten.
- Nauwkeurig meten van de interacties van hadronen in airshowers via gelijktijdige gedetailleerde waarnemingen van de muon- en elektromagnetische deeltjes van airshowers. Dezelfde techniek wordt toegepast over een breed energiebereik van kosmische straling.
- Astrofysische fotonen met energieën van meer dan 1015 eV observeren om de meest extreme deeltjesversnellers in ons melkwegstelsel in kaart te brengen.