Teaduse tippkeskused

Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes | Tume universum | Kontrollitud korrastatus kvant- ja nanomaterjalides | Uudsed materjalid ja kõrgtehnoloogilised seadmed energia salvestamise ja muundamise süsteemidele | Genoomika ja siirdemeditsiini tippkeskus | Molekulaarse rakutehnoloogia tippkeskus | Eesti-uuringute Tippkeskus | Teadmistepõhise ehituse tippkeskus | IT Tippkeskus EXCITE

Teaduse tippkeskused on määratud seitsmeks aastaks ehk projekti tegevused peavad olema ellu viidud hiljemalt 01.03.2023.

Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Ecology of global change: natural and managed ecosystems
Toetuse saaja: Eesti Maaülikool
Tippkeskuse juht: Ülo Niinemets
Partner: Tartu Ülikool
Abikõlblik summa: 4 436 585,27 eurot
Toetus: 4 214 756 eurot

Teaduse tippkeskus EcolChange – Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes – on loodud Eesti Maaülikooli ja Tartu Ülikooli koostöös. Tippkeskuse teaduseesmärk ulatub globaalmuutuste ökoloogia uurimisvaldkonnas molekuli tasandist kuni bioomi tasandini pakkudes kompetentsi ja ressurssi keskkonna- ja põllumajandusteaduse ning klimamuutustega kohanemise uuringuteks riiklikest prioriteetidest lähtuvalt.

EcolChange on sünergiline eksperitiisivõrgustik, mis töötab välja globaalseid ja lokaalseid stsenaariume maismaa ökosüsteemides aset leidvate globaalmuutuste kohta.

Tippkeskuse uurimissuunad on:

  • Ökosüsteemi funktsioonide, elurikkuse ja kohanemisvõime integreeritud uuringud;
  • Makroökoloogiliste andmemassiivide lõimimine geneetiliste uuringute ja eksperimentaalse lähenemisega;
  • Ökoloogiliste teadmiste kaasamine globaalmuutustega kohanemise põhimõtetesse ökosüsteemi jätkusuutlikul majandamisel;
  • Ökoloogiliselt säästliku majanduse tugevdamine metsanduses ja põllumajanduses nutika regionaalplaneeringu abil: funktionaalselt mitmekesised metsad, tulevikukliimasse sobivad taimesordid, uudsed teraviljad ja säästlik toitaineringlus.

Tippkeskuses osaleb viis teadusrühma ja üks individuaalteadlane.

Tume universum

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Dark Side of the Universe
Toetuse saaja: Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut
Tippkeskuse juht: Martti Raidal
Partnerid: Tartu Observatoorium, Tartu Ülikool
Abikõlblik summa: 4 014 711,58 eurot
Toetus: 3 813 976 eurot

Arvukad astrofüüsikalised ja kosmoloogilised mõõtmised näitavad, et 95% universumi massist koosneb tumeainest ja tumeenergiast. Samal ajal jääb täielikuks mõistatuseks, millised on tumeaine ja tumeenergia omadused. Kõik senised osakestefüüsika eksperimendid nende omaduste väljaselgitamiseks on andnud negatiivseid tulemusi. Praeguseks väljakujunenud  ja üldiselt aktsepteeritud teoreetilise füüsika paradigma kohaselt koosneb tumeaine nõrka interaktsiooni evivatest massiivsetest osakestest. Samas eelnimetatud negatiivsed eksperimenditulemused viitavad fundamentaalsele paradigma muutuse vajadusele tumeda füüsika vallas. Lisaks uue generatsiooni tumeaine otsese ja kaudse detekteerimise eksperimentides testitavate teooriate uurimisele, on vajalik välja töötada ka uued tumeda sektori füüsika põhimõtted. Nende põhimõtete kohaselt võib universumi tume sektor olla sama keerukas kui nähtav sektor, sisaldades palju osakesi mitmekesiste interaktsioonidega. Sellise tumeda sektori omadused on oluliselt keerukamad kui seni eeldatud ja vajavad laiapõhjalist eraldi uurimist.

Tumeda universumi tippkeskuse eesmärgiks on uurida interakteeruva tumeda sektori omadusi ja selle avaldumisvorme nii konventsionaalsetes tumeaine teooriates kui ka uutes väljatöötatavates tumeda sektori mudelites. Tippkeskuses on kaasatud valdkonna juhtivad töögrupid Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudist (KBFI), Tartu Observatooriumist ja Tartu Ülikoolist. Kombineerides osakestefüüsika eksperimentide tulemusi astroosakeste füüsika eksperimentide, kosmiliste vaatluste ja arvutisimulatsioonide tulemustega, on tippkeskuse ülesandeks välja selgitada universumi tumeda sektori koostisosad ja nende  vastasmõjud nii tumeda sektori sees kui ka tavalise barüonainega.

Kontrollitud korrastatus kvant- ja nanomaterjalides

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Emerging orders in quantum and nanomaterials
Toetuse saaja: Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut
Tippkeskuse juht: Urmas Nagel
Partnerid: Tartu Ülikool, Tallinna Tehnikaülikool
Abikõlblik summa: 3 850 666,32 eurot
Toetus: 3 658 133 eurot

Tippkeskus “Kontrollitud korrastatus kvant- ja nanomaterjalides” (EQUITANT) ühendab töörühmi Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis (KBFI), Tartu Ülikooli Füüsika Instituudis ja Tallinna Tehnikaülikooli Tartu Kolledžis eesmärgiga uurida uudseid materjale, millel on omadus iseeneslikult korrastuda. Näiteks magnetid, kus magnetmomendid on korrastunud. Viimasel kümnendil on hakatud aktiivselt uurima aineid, kus samas aines on lisaks veel elektrilaengute korrastumine. Sellised ained on tehnoloogiliselt huvitavad, kuna lubavad elektriväljaga kontrollida magnetmomente ja nende korrapära mõistmine lubab sünteesida uusi materjale. Teame, et elektroonika komponentide mõõtmed vähenevad iga aastaga ja oluliseks muutuvad nanostruktuuride kvantomadused. Uurime, kuidas muutuvad kvantolekud kui suureneb süsteemi korrastamatus.

Koostööst erinevaid meetodeid kasutavate rühmade vahel võidavad kõik, sealhulgas ka doktorandid, kes suudavad püstitada ambitsioonikamaid eesmärke oma tegevusele, saades parema ligipääsu suurtele infrastruktuuri objektidele nagu Euroopa magnetlabor või neutroniallikad, aga ka Eesti magnetlaborile ja Tartu Ülikooli kiletehnoloogia laborile. Tippkeskuse rühmade kõrgtasemel uurimistöö võidab keeruka teema ühisest uurimisest ja seeläbi muutub ka Eesti teadlaskond tugevamaks ja enam nähtavaks nii kodus kui välismaal.

Tippkeskuses omandame magnetelektriliste nanomaterjalide sünteesi oskused, mis avavad Eesti teadusele ja tehnoloogiatele uusi võimalusi. Tippkeskuse väljakutseks on korrapäraste kristallide uurimisel saadud teadmiste rakendamine uute nanomaterjalide sünteesimisel. Ja loomulikult avaneb võimalus leiutada midagi niisugust, mida keegi praegu ette ei kujuta.

Uudsed materjalid ja kõrgtehnoloogilised seadmed energia salvestamise ja muundamise süsteemidele

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Advanced materials and high-technology devices for energy recuperation systems
Toetuse saaja: Tartu Ülikool
Tippkeskuse juht: Enn Lust
Partner: Tallinna Tehnikaülikool
Abikõlblik summa: 4 738 306,32 eurot
Toetus: 4 501 391 eurot

Eesti teaduse tippkeskuse “Uudsed materjalid ja kõrgtehnoloogilised seadmed energia salvestamise ja muundamise süsteemidele” tegevus on suunatud funktsionaalsete materjalide arendamisele keskkonnasõbraliku ja jätkusuutliku energiatehnoloogia, sensoorika ja nanoelektroonika tarbeks. Tippkeskuse töögrupid arendavad koostöös kompleksselt laia spektrit energiaallikaid, -salvesteid ja –muundureid, disainivad ja sünteesivad selleks vajalikke materjale ja koostisosi ning uurivad nende füüsikalisi, keemilisi ja tehnoloogilisi omadusi, koostavad ja testivad energiaallikate laboratoorseid ning väikeseeria prototüüpe. Üldisemaks eesmärgiks on arendada innovaatilise ühiskonna tarbeks kõrgtehnoloogiliste materjalide ja seadmete alast oskusteavet ning valmistada ette kaadrit innovatiivse energia- ja materjalitehnoloogia alal.

Genoomika ja siirdemeditsiini tippkeskus

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Centre of Excellence for Genomics and Translational Medicine
Toetuse saaja: Tartu Ülikool
Tippkeskuse juht: Andres Metspalu
Partnerid: Tallinna Tehnikaülikool, Eesti Biokeskus
Abikõlblik summa: 5 072 144,22 eurot
Toetus: 4 818 537 eurot

Genoomika ja siirdemeditsiini tippkeskuse tegevuse eesmärgiks on avastada seoseid inimese genoomivariantide ja haiguste tekkemehhanismi vahel. Tippkeskuse töö tulemusena tekkivad uued teadmised võimaldavad arendada uusi strateegiaid rahva tervise parendamiseks, haiguste ennetamiseks ja raviks ning personaalmeditsiiniks. Põhiline uurimisobjekt on TÜ Eesti geenivaramu, kuhu ligi 52 000 geenidoonorit on andnud oma tervisekirjelduse ja vereproovi. Esimeses faasis uuritakse väga põhjalikult 2500 geenidoonori kogu DNA järjestused ja just haruldaste geenivariantide mõju erinevatele tunnustele, keskendudes mitokondriliste, immuun- ning neuropsühhiaatrilistele haigustele. Selleks, et erinevaid geenivariante usaldusväärselt seostada fenotüübiga on vaja mõista inimese geneetilise varieeruvuse olemust. Selleks võrreldakse 2500 Eesti geenidoonori genoome Eesti Biokeskuse üleilmse geneetilise varieeruvuse paneeliga (ca 450 genoomi ca 150 populatsioonist). Järgmisena võetakse kasutusele molekulaar- ja rakubioloogia meetodid ja loomamudelid, et uurida geenivariantide toimemehhanisme. Tippkeskus plaanib ka koolitusi noorteadlastele ja muid tegevusi, mis aitaksid neil areneda iseseisvate teadlastena. Teavitamistegevuste raames käivitatakse nn tippkeskuse seminaride sari, mille raames kutsutakse 2-3 korda aastas Tartu ülikooli avaliku loenguga esinema tunnustatud valdkonna eksperte välismaalt.

Genoomika ja siirdemeditsiini tippkeskus koondab 12 uurimisrühma, keskuse partnerid on Tartu Ülikool, Eesti Biokeskus ja Tallinna Tehnikaülikool.

Molekulaarse rakutehnoloogia tippkeskus

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Centre of Excellence in Molecular Cell Engineering
Toetuse saaja: Tartu Ülikool
Tippkeskuse juht: Tanel Tenson
Partner: Tallinna Tehnikaülikool
Abikõlblik summa: 4 811 048,43 eurot
Toetus: 4 570 496 eurot

Viimastel aastatel on inseneriteadus tunginud jõuliselt bioloogiasse võimaldades luua täiesti uudsete omadustega süsteeme. Selliste tehnoloogiate abil toodetakse mitmeid maitseaineid, kütuseid ja ravimeid. Biotehnoloogiaid kombineeritakse efektiivselt ka keemiaga. Näiteks võib bioloogiliselt toodetud eellasmolekulist teha ravimi keemilise modifitseerimise läbi. Samuti on võimalik keemiliselt sünteesida elusrakke spetsiifiliselt mõjutavaid kemikaale.

Tippkeskus toob kokku uurimisrühmad, mis omavad kompetentsi erinevate bioloogiliste süsteemide modifitseerimisel ja kemikaalide loomisel. Rakendustena nähakse uudsete lahenduste loomist jätkusuutliku biomajanduse tarbeks, rakuliste biosensorite loomist ja uudsete bioaktiivsete ühendite väljatöötamist.

Eesti-uuringute Tippkeskus

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Center of Exellence in Estonian Studies
Toetuse saaja: Eesti Kirjandusmuuseum
Tippkeskuse juht: Mare Kõiva
Partnerid: Eesti Muusika- ja Teatriakadeemia, Eesti Keele Instituut, Tallinna Ülikool, Tartu Ülikool, Tallinna Tehnikaülikool
Abikõlblik summa: 4 819 437,90 eurot
Toetus: 4 578 466 eurot

Eesti-uuringute tippkeskuse (Center of Excellence in Estonian Studies, CEES) eesmärgiks on Eesti uuringud kõige laiemas mõttes, sh transkultuuriliste ja emblemaatiliste nähtuste kompleksne uurimine Eesti keele- ja kultuuriruumis ning arvutianalüüsi kasutamise ja digihumanitaaria arendamine. Mare Kõiva juhitava konsortsiumi uurimisrühmades osaleb üle 60 doktorikraadiga teadustöötaja ning üle 50 doktorandi kuuest Eesti teadusasutusest ja kõrgkoolist.

Teadmistepõhise ehituse tippkeskus

Tippkeskuse nimi inglise keeles: Zero energy and resource efficient smart buildings and districts
Toetuse saaja: Tallinna Tehnikaülikool
Tippkeskuse juht: Jarek Kurnitski
Partnerid: Tartu Ülikool, Eesti Maaülikool
Abikõlblik summa: 4 361 342,11 eurot
Toetus: 4 143 275 eurot

Hoonete ning ehitatud piirkondade energia- ja ressursitõhususega tegelevas tippkeskuses on kuus uurimisrühma kolmest ülikoolist. Tippkeskus otsib lahendusi nullenergiahoonete ehitamiseks, hoonetes toimuva energiatarbimise ja -tootmise kokkusobitamiseks tsentraalse energiatootmisega ning ressursitõhususe parandamiseks nii energiatõhususe kui puidu kasutuse lisamise abil.

Tippkeskuse teemad lähtuvad praeguste liginullenergiahoonetega seotud suurtest tehnilistest ja majanduslikest väljakutsetest, mille lahendamiseks on vaja teaduslikke uuringuid, uute lahenduste leidmist ning nende katsetamist näiteks pilootprojektides, et pikemas perspektiivis oleks võimalik jõuda nullenergiahooneteni.

Nullenergiahooned on energia efektiivse kasutamise ja tootmisega seotud probleemipõhine teema, mis koondab enda alla hoonete energiatõhususe, ehitusfüüsika, sisekliima, tehnosüsteemide, teatud osa arhitektuurist, ehitusmajanduse ning taastuvenergia lokaal- ja hajatootmise lahendused. Kuna ei ole olemas ühtegi üksikut lahendust või tehnoloogiat, mis teeks hoonest nullenergiahoone, siis on vajalik kõigi nende valdkondade teadlaste koostöö ning tulemuste oskuslik kokkusobitamine töötavateks terviklahendusteks.

Nullenergiavaldkond jaguneb kaheks uurimissuunaks, kus tegeletakse järgmiste tehniliste lahenduste ja tehnoloogiatega:

  • Energiatõhususe uurimissuuna teemad jagunevad passiivseteks ja aktiivseteks meetmeteks, nii hooneautomaatika abil juhitavateks kui isereguleeruvateks, mille eesmärgiks on lihtsasti kasutatavate ja hooldatavate hoonete kontseptsioonide ja projekteerimisstrateegiate valminime, et tagada kasutajate heaolu energia- ja kulutõhusal viisil.
  • Tarbimise juhtimise ja lokaalse tootmise uurimissuund tegeleb energia tootmise, muundamise ning salvestamise küsimustega, mis väljuvad hoone tasemelt tsentraalse energiasüsteemi tasemele selleks, et tagada hoonete ja energiasüsteemi optimaalne koostöö ning arendada välja selle hindamist võimaldav metoodika.

Kolmas, ressursitõhususega tegelev uurimissuund töötab puidu kasutamist piiravate tehniliste pudelikaelade lahendamise nimel. Kesksed uurimisteemad on seotud tugevus- ja ilmastikukindlusomadusi parandavate komposiitmaterjalide tootmisega ning puithoonete ja -konstruktsioonide tulepüsivuse parandamisega.

Tippkesksuse kolmes uurimissuunas töötab kokku kuus uurimisrühma:

    • TTÜ liginullenergiahoonete uurimisrühm, Jarek Kurnitski, Targo Kalamees
    • TTÜ jõuelektroonika ja tarbimise juhtimise uurimisrühm, Dmitri Vinnikov, Argo Rosin
    • TTÜ komposiitmaterjalide uurimisrühm, Meelis Pohlak, Jüri Majak
    • EMÜ looduslike ehitusmaterjalide uurimisrühm, Jaan Miljan
    • EMÜ hajaenergeetika uurimisrühm, Andres Annuk
    • TÜ füüsika instituudi uurimisrühm, Martin Timusk

IT Tippkeskus EXCITE

Tippkeskuse nimi inglise keeles: EXCITE, Excellence in IT in Estonia
Toetuse saaja: Tallinna Tehnikaülikool
Tippkeskuse juht: Maarja Kruusmaa
Partnerid: Tartu Ülikool, Cybernetica AS
Abikõlblik summa: 5 072 228,43 eurot
Toetus: 4 818 617 eurot

IT tippkeskus EXCITE ühendab Eesti IT-teadusgruppide (16 uurimisrühma) paremikku. Tippkeskuse eesmärk on ühendada kogu Eesti IKT valdkonnad riistvarast tarkvarani, eelkõige keskendudes veakindlate ja turvaliste IT lahenduste loomisele.