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KIT-Kompakt - Newsletter für Journalisten (Ausgabe 02/2014)
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Sehr geehrte/r Mustermann,
unsere aktuellen Themen im Überblick:
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Chemie: 23 Moleküle, die die Welt veränderten
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Medikamente, Dünger, Plastik: Viele moderne Errungenschaften basieren auf chemischen Molekülen, die erst erzeugt oder im Detail verstanden werden mussten, bevor sie ihren Nutzen entfalten konnten. 23 Moleküle, die die Welt verändert, haben Herausgeber Ljiljana Fruk vom KIT und Peter Weibel vom ZKM nun zusammengestellt. Als 3-D-Grafiken (samt 3-D-Brille) bilden Sie den ersten Teil des Buches Molecular Aesthetics. Koffein etwa, das ein natürliches Insektizid ist, aber auch der psychoaktive Wachmacher im Kaffee und somit die Basis des Geschäftsmodells der Kaffeehäuser. Progesteron, welches als Wirkstoff in der Verhütungspille geholfen hat, Frauen mehr Selbstbestimmung zu geben. Oder Stearinsäure, das als Grundstoff von Seife beigetragen hat, Krankheiten durch Sauberkeit einzudämmen.
„Es ist faszinierend zu sehen, wie diese Moleküle und allgemein die Wissenschaft in gesellschaftlichen und künstlerischen Entwicklungen wiederhallen“, erklärt Fruk. So drehen sich die 17 Essays im zweiten Teil des Buches auch um die titelgebende Ästhetik von Molekülen und ihre Bedeutung für das Werk moderner Künstler. Zahlreiche Bilder illustrieren, wie weit Kunst und Wissenschaft hier schon überlappen.
3-D-Videos zu den Molekülen:
www.youtube.com/user/ZKMkarlsruhe/search?query=MMolecules+that+Changed+the+World
Weitere Informationen zum Buch beim Verlag MIT Press: mitpress.mit.edu/books/molecular-aesthetics
Bildhinweis: 3-D-Bild von Aspirin. Die Acetylsalicylsäure wurde schon in der Antike als Schmerzmittel genutzt, aber erst vor 100 Jahren synthetisiert. Für die Entdeckung des Wirkmechanismus wurde sogar erst 1982 der Nobelpreis verliehen. (Bild B.Lintermann/L.Fruk)
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Metamaterialien: Terahertzstrahlen für die Kommunikation
Die sogenannte Terahertz(THz)-Strahlung könnte bald Anwendungsgebiete aufstoßen, die sichtbarem Licht und Radiowellen verschlossen sind. Verfeinerte Materialdiagnosen etwa oder die schnellere drahtlose Kommunikation. Doch bislang fehlt es an effizienten Quellen dieser elektromagnetischen Wellen mit Wellenlängen von unter einem Millimeter. Ein internationales Forscherteam hat nun in der Zeitschrift Nature Communications berichtet, wie man Metamaterialien einsetzen kann, um THz-Strahlen zu erzeugen.
Doppelbrechende Kristalle, wie Zinktellurid, mit ihren nicht-linearen optischen Eigenschaften wurden bislang genutzt. Durchquert sie infrarotes Licht, wird es zum Teil zu THz-Wellen „gestreckt“. Wesentlich effizienter sind jedoch die nun vorgestellten Metamaterialien, also künstliche, nicht-lineare Kristalle aus nanometergroßen Goldstrukturen. „Es ist faszinierend, dass man mit einem dünnen Metamaterial aus Gold ebenso viel THz-Strahlung erzeugen kann wie mit einem natürlichen Kristall – obschon dieser mehr als zehntausend Mal dicker ist“, berichtet Martin Wegener vom KIT. Seine Arbeitsgruppen am Center for Functional Nanostructures (CFN) und an der Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP) haben die Metamaterialien konzipiert und hergestellt. Aufgrund der großen Wellenlänge der THz-Strahlung mussten die Proben einerseits einige Quadratmillimeter groß sein. Andererseits waren die Gold-Strukturen mit der Genauigkeit von einigen Nanometern zu fertigen. (doi: 10.1038/ncomms4055)
Weitere Informationen: www.cfn.kit.edu/95.php
Die Veröffentlichung bei Nature Communications: www.nature.com/ncomms/2014/140108/ncomms4055/full/ncomms4055.html
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Klimawandel: Nahrungsmittelpflanzen in tropischen Gebieten betroffen
Besonders in Entwicklungsländern wird der Klimawandel das Wachstum von Nahrungsmittelpflanzen stark negativ beeinflussen. In einer aktuellen Vergleichsstudie prognostizieren einzelne Modelle in den nächsten Jahrzehnten einen Produktionsrückgang von Reis, Getreide, Mais und Sojabohnen von bis zu 25 Prozent. Allerdings identifizierte die Studie ebenfalls Unsicherheiten, was den Einfluss von Düngung und Kohlendioxid-Konzentration anbelangt. Die Ergebnisse veröffentlichte ein internationales Forscherteam um Cynthia Rosenzweig vom NASA Goddard Institute for Space Studies nun im Fachmagazin PNAS.
Bisher waren Abschätzungen von Klimaeffekten auf Nutzpflanzen schwer vergleichbar. Die aktuelle Studie stellt erstmals die Klimaeffekte auf Ernteerträge weltweiter Simulationsstudien nebeneinander. Dadurch setzt sie den Ausgangspunkt, um zukünftig Trends bei der Ernährungssicherheit abzuschätzen. Thomas Pugh und Almut Arneth vom Karlsruher Institut für Technologie steuerten Resultate und Analysen anhand des Vegetationsmodells LPJ-GUESS bei, welches globale und regionale Einflüsse des fortschreitenden Klimawandels auf die Vegetation simuliert (doi: 10.1073/pnas.1222463110).
Weitere Informationen: www.pnas.org/content/early/2013/12/13/1222463110
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Astrophysik: Kosmische Strahlung als Lehrstoff
Was sind Luftschauer und was verraten sie über unseren Kosmos? Über Sterne? Über Galaxien? Antworten für Schüler und Lehrer ebenso wie für Forscher bietet die neue Internetplattform KASCADE Cosmic Ray Data Centre (KCDC). Mit dem Experiment KASCADE haben KIT-Wissenschaftler über 20 Jahre hinweg Daten über Teilchenströme aus dem Weltall gesammelt und diese nun der Öffentlichkeit frei zugänglich gemacht.
Kosmische Strahlung besteht aus Atomkernen, die von Sternen und Galaxien ins All geschleudert wurden und sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit durch das All bewegen. In der Erdatmosphäre treffen sie auf Luftmoleküle und erzeugen Kaskaden von weiteren Teilchen. Diese Teilchenschauer hat das KASCADE-Experiment mit 252 Detektorstationen auf einer Fläche von 200 mal 200 Metern vermessen. Anhand der Daten bestimmen die Forscher zunächst Masse und Geschwindigkeit der ursprünglichen Teilchen sowie deren Einfallsrichtung. Daraus lässt sich wiederum auf die Quellen der kosmischen Strahlung schließen, und wie diese kosmischen Objekte, wie Supernovae, Pulsare, Quasare oder aktive Galaxienkerne, aufgebaut sind. Mit altersgerechten Lernaufgaben können nun auch Schüler online nachvollziehen, wie das Universum aufgebaut ist, und wie Forscher diese Erkenntnisse sammeln.
Weitere Informationen auf dem KCDC-Portal: kcdc.ikp.kit.edu
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Röntgentomographie: Froschembryonen in 3-D beobachten
Schon klassische Röntgenbilder erlauben es, in das Körperinnere von Lebewesen zu schauen und die dichten Strukturen abzubilden. Nun liefert die Beugung von Röntgenstrahlen auch Informationen über weiches Gewebe mitsamt der Visualisierung einzelner Zellen, etwa im Rahmen der frühembryonalen Entwicklung von Wirbeltieren. Im Fachmagazin Nature Protocols stellen Ralf Hofmann und Jubin Kashef die Durchführung dieser Methode und die Analyse der zeitlichen Sequenz von 3-D-Bildern ausführlich vor, die an der Synchrotronstrahlenquelle ANKA des KIT entwickelt wurden.
Dank Röntgenbeugung ließ sich das weiche Gewebe hochauflösend beobachten und die Zellbewegungen während der frühen Entwicklung eines millimetergroßen Froschembryos (Xenopus laevis) über zwei Stunden hinweg abbilden. Neben der Röntgenstrahlung waren Algorithmen zur Rekonstruktion, Struktursegmentierung und Bewegungsanalyse die Hauptwerkzeuge der Forscher. Besonders interessierte sie die koordinierte und individuelle Zellbewegung während der sogenannten Gastrulation. (doi:10.1038/nprot.2014.033)
Weitere Informationen zur Methode bei Nature Protocols: www.nature.com/nprot/journal/v9/n2/full/nprot.2014.033.html
Weitere Informationen zur Gastrulation von Froschembryonen bei Nature: www.nature.com/nature/journal/v497/n7449/full/nature12116.html www.nature.com/nmeth/journal/v10/n7/full/nmeth.2544.html
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Experte des Monats
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Verteilte IT-Ressourcen: Großprojekte in Industrie und Forschung produzieren große Datenmengen, für deren Analyse und Verarbeitung zentrale Kapazitäten oftmals nicht ausreichen. KIT-Informatiker erforschen, wie Daten effektiv verteilt und verarbeitet werden. „Virtuelle Arbeitsumgebungen in verteilten, sogenannten föderierten IT-Infrastrukturen erlauben es Projektpartnern, entfernte Ressourcen gemeinschaftlich, einfach und sicher zu nutzen“, erläutert Achim Streit. „Zudem helfen standortübergreifende Konzepte arbeitsteilig und wirtschaftlich vorzugehen“, erklärt Holger Marten. Das KIT betreibt in Karlsruhe zahlreiche IT-Infrastrukturen für interne und externe Nutzer, so etwa das Rechenzentrum GridKa für das Forschungszentrum CERN in Genf und den Hochleistungsrechner bwUniCluster für die baden-württembergischen Hochschulen. Weitere Informationen zur Forschung von Achim Streit und Holger Marten: www.pkm.kit.edu/kit_experten_streit_marten.php
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Gründer des Monats
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Elektromobilität: Elektrofahrzeuge spielen schon heute ihre Vorteile aus, wenn sie im richtigen Rahmen eingesetzt werden. Etwa im Stadtverkehr, wo Bremsenergie aufgefangen wird. Oder als Elektrobus mit hohen täglichen Fahrleistungen. Für den richtigen Start in die Elektromobilität sorgt das KIT-Spin-off „e-Motion Line“ durch einen ganzheitlichen Einführungs- und Betriebsprozess. Es bietet Beratung, Vorbereitung und Durchführung für den Einsatz von Elektrofahrzeug-Flotten. Etwa Pendlerbusse zwischen Firmenniederlassungen oder Elektrotaxis. Mehr Informationen zu „e-Motion Line“: www.e-motion-line.de
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Tipps und Termine
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KIT auf der CeBIT: 10.-14. März 2014, Halle 9, Stand D13, Messe Hannover; Themen: Gestensteuerung von Handys, robotergestützte Chirurgie, hardwarebasierte Firewalls; www.cebit.de/aussteller/karlsruher-institut-fuer-technologie/V153133
Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft: 10.-13. März 2014, KIT Campus Süd, Karlsruhe; Themen: tektonische Gräben, Schwerefeld, Geothermie; www.dgg-2014.de
Konferenz zu Luftqualität: Air Quality 2014, 24.-28. März 2014, KIT Campus Alpin, Garmisch-Partenkirchen; Themen: Luftverschmutzung in Städten, Luftqualität und Klima, Vorhersage von Luftqualität; www.airqualityconference.org
Weitere Termine finden Sie im
KIT-Veranstaltungskalender
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Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.
Kontakt:
Monika Landgraf
Pressesprecherin
Kosta Schinarakis
Themenscout
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu
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