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KIT.kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 02/2022)
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Sehr geehrte Journalistin, sehr geehrter Journalist,
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und freuen uns, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen für weitere Informationen auch passende Ansprechpersonen. Über einen Beleg Ihrer Berichterstattung freuen wir uns.
Freundliche Grüße
Ihr Presseservice des KIT
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Artenvielfalt: Entscheidender Evolutionsschritt entdeckt
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Mit rund 500 000 Arten sind die Erzwespen besonders vielfältig. Ungeklärt war bislang, wie ausgerechnet diese winzigen parasitischen Insekten, die in der biologischen Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden, so artenreich werden konnten. Ein Forschungsteam des KIT und des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart (SMNS) hat nun ein evolutionäres Schlüsselereignis ausgemacht, das wohl die Voraussetzung für die Besetzung vielfältiger ökologischer Nischen durch die Erzwespen ist. Ihre Erkenntnisse haben die Forschenden in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht.
Um die Besonderheit der Erzwespen zu identifizieren, wurden zahlreiche Insekten aus der Sammlung des SMNS mithilfe von Röntgenstrahlen an der KIT Light Source erfasst und die gesammelten morphologischen Daten verglichen. „Die Methode erlaubte uns eine detaillierte Darstellung des Inneren der Wespenköpfe, einschließlich ihrer Mundwerkzeuge, den Mandibeln, und der Muskulatur“, erklärt Dr. Thomas van de Kamp vom Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung des KIT. „Es zeigte sich, dass sämtliche Erzwespen flexibel bewegliche Mandibeln besitzen, alle anderen Wespen jedoch nicht.“ Diese Besonderheit erlaubt den Erzwespen ein Schneiden in jede mögliche Bewegungsrichtung. Wahrscheinlich ermöglichten also erst diese Präzisionswerkzeuge die Erschließung neuer, schwer zugänglicher Wirtsgruppen und damit die heutige Artenvielfalt der Erzwespen. (tsc)
Weitere Informationen:
royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2021.2086
Bildunterschrift: Besonders winzig und besonders artenreich – Forschende aus Karlsruhe und Stuttgart untersuchten, warum die parasitischen Erzwespen so vielfältige Nischen besetzen konnten. (Foto: A. Bellersheim, SMNS)
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Materialforschung: Selbstheilendes Polymergel
Polymergele, also Gele aus langkettigen Kunststoffen, ähneln in ihren mechanischen Eigenschaften weichem biologischem Gewebe, wie beispielsweise Sehnen. Daher werden sie häufig für biomedizinische Anwendungen, flexible Elektronik oder in der Robotik eingesetzt. Forschende am KIT haben nun eine Methode entwickelt, um die mechanischen Eigenschaften und die Stabilität von Polymergelen deutlich zu verbessern und präzise anzupassen. Ihre Ergebnisse publizierten sie in der Fachzeitschrift Advanced Materials.
Die Verbesserungen erzielten die Forschenden, indem sie bei der Herstellung des Gels das Polymer Polyethylenglycol (PEG) als Lösungsmittel verwendeten. Im Vergleich zu Lösungsmitteln mit kleinen Molekülen bietet PEG eine weitreichende Wechselwirkung und Polymerverschränkung, was die verbesserte mechanische Leistung ermöglicht. PEG ist bei Raumtemperatur flüssig und wird aufgrund seiner Eigenschaften auch für Anwendungen in der Biotechnologie oder in der Medizin eingesetzt. „Das neu entwickelte Polymergel hat vielversprechenden Eigenschaften. Es ist sehr dehnbar, zäh und transparent. Außerdem weist es schnelle Selbstheilungsfähigkeiten und Langzeitstabilität bei Raumtemperatur auf“, erklärt Zhenwu Wang vom Institut für Biologische und Chemische Systeme des KIT. Gleichzeitig ist das Gel für den 3D-Druck einsetzbar, was die Integration in bestehende Produktionsabläufe erleichtert. (rli)
Weitere Informationen:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107791
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Weltweite Stadtentwicklung: Begrünung kein Allheilmittel, um Wetterextreme zu bewältigen
Die zunehmende Verstädterung hat zur Folge, dass sich der Wärmeinseleffekt und somit lokale Hitzewellen verstärken. Die fortschreitende Versiegelung der Oberflächen führt außerdem zu häufigeren Überschwemmungen. Jegliche Form der Stadtbegrünung wird oft als die Lösung beider Probleme angesehen. Forschende des KIT und der Universität Cardiff haben untersucht, welche Maßnahme welches Problem an welchem Ort am besten mildern kann. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
„Das kühlende oder überschwemmungsreduzierende Potenzial städtischer Grünflächen wie Parks oder begrünter Dächer hängt stark vom vorherrschenden Klima der jeweiligen Stadt ab“, sagt Dr. Gabriel Rau vom Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT. „Dabei ist der Überschwemmungsschutz in trockenen Gebieten erfolgreicher, ein kühlender Effekt ist in feuchteren Klimazonen wahrscheinlicher.“ Die Studie zeigt, dass die meisten Städte nicht in der Lage sind, durch Stadtbegrünung zugleich lokale Überschwemmungen und überschüssige Wärme abzumildern. „Sie ist also keine so allgemeingültige Lösung wie bisher häufig angenommen“, so Rau. Die Ergebnisse der Forschenden können für Handlungsempfehlungen für die Frage herangezogen werden, an welchem globalen Standort welche Art von Stadtbegrünung am sinnvollsten ist. „Natürlich ist jede Begrünung in Städten sinnvoll“, stellt Rau klar. „Aber wir wollen mit den Empfehlungen helfen, diese effektiver zu gestalten.“ (swi)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s41467-022-28160-8
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Materialtechnologie: Katalysatormaterialien beim Entstehen und Arbeiten zusehen
Maßgeschneiderte Katalysatoren, Membranen und Adsorptionsmaterialien können zu einer nachhaltigeren Chemie beitragen – etwa indem sie helfen, Treibhausgase einzusparen, Schadstoffe aus der Luft zu filtern oder Wasser aufzubereiten. Ihre Funktion und mögliche Anwendungen werden maßgeblich durch ihre Porenstruktur bestimmt. Deren genaues Verständnis ist deshalb notwendig. Forschende am KIT haben ein Verfahren entwickelt, das die Änderung der Porenstruktur solcher Materialien unter realen Anwendungsbedingungen bei sehr hoher Auflösung untersucht. Die Ergebnisse der Studie erschienen in Advanced Science.
Für ihre Untersuchungen haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Röntgen-Nanomikroskopie und Nanotomographie zwei hochauflösende Bildgebungsverfahren kombiniert. „Damit erhält man eine direkte Visualisierung des Materials in 3D mit hoher räumlicher Auflösung im Bereich von 50 bis 80 Nanometern, während bei laufender Reaktion strukturelle Änderungen stattfinden“, erläutert Sebastian Weber vom Institut für Katalyseforschung und -technologie des KIT die Experimente an Nickel-Aluminiumoxid-Katalysatormaterialien, die gemeinsam mit dem Paul Scherrer Institut und dem Deutschen Elektronen-Synchrotron bei unterschiedlichen Temperaturen und Gasatmosphären durchgeführt wurden. Das sei mit bisherigen Verfahren nicht möglich gewesen und nun könnten komplexe Materialsynthesen oder -änderungen verstanden, empirisch weiterentwickelt und angepasst werden, so Weber. (sfo)
Weitere Informationen:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105432
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Batterieforschung: Schnelleres Laden
Ausdauernde Batterien, die sich schnell laden lassen, sind der Schlüssel für einen Durchbruch der klimafreundlichen Elektromobilität. Wie viel Energie eine Batterie aufnehmen kann und wie lange das Laden dauert, wird dabei unter anderem von der atomaren Struktur und den Elementen im Elektrodenmaterial physikalisch begrenzt. Im Forschungsprojekt RACER (Highly Redox-active Atomic Centers in Electrode Materials for Rechargeable Batteries) sollen die bisherigen Grenzen nun mithilfe innovativer Materialkonzepte erweitert werden.
„Wir nutzen dafür einen gänzlich neuen Speichermechanismus für die Ladungsträger“, sagt Dr. Dominic Bresser, der das Projekt am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) leitet, einer gemeinsamen Forschungseinrichtung des KIT, der Universität Ulm, dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Neben der typischen reversiblen Einspeicherung von Ionen als Ladungsträger in das Kristallgitter des Elektrodenmaterials kommen bei uns nun zusätzlich kontrollierte Redoxreaktionen auf atomarer Ebene zum Einsatz.“ Dadurch lasse sich die Energiedichte bei einer gleichzeitig hohen Schnellladefähigkeit signifikant erhöhen. Für seine Forschung erhält Dr. Dominic Bresser vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council – ERC) einen Starting Grant. Sein Projekt wird für fünf Jahre mit bis zu 1,5 Millionen Euro unterstützt. (mhe)
Weitere Informationen:
youtu.be/LqwTYS-L2CE
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Sustainable Engineering: Die Leiterin des Instituts für Informationsmanagement im Ingenieurwesen an der KIT-Fakultät für Maschinenbau Professorin Jivka Ovtcharova forscht zu menschzentrierten Ingenieurmethoden und -prozessen, mit denen immer größere Datenmengen in Produktlebenszyklen bis hin zu einem „Digital Ecosystem“ intelligent und transparent handhabbar werden. „Durch die Digitalisierung stellt sich das Ingenieurwesen neu auf. Um nachhaltige gesellschaftliche Lösungen zu entwickeln, muss der Fokus von den eigentlichen Produkten und Werkzeugen mehr auf deren Nutzung verlegt werden. Die Verwertung der daraus entstehenden Daten setzt KI-basierte Lösungen wie Machine Learning und Digital Twins voraus, die im Sinne der vorausschauenden Anwendung die menschliche Intelligenz erweitern und fordern“, sagt Ovtcharova, die in Maschinenbau und Informatik promoviert ist. (ase)
Weitere Informationen: sek.kit.edu/kit-experten_ovtcharova.php
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Digitale Plattform für Frauen in den Wechseljahren: Femfeel ist eine digitale Plattform für Frauen in den Wechseljahren. Basis ist eine App, die auf die drei Themen Ernährung, Bewegung und emotionale Balance setzt. Sie unterstützt Frauen in dieser Lebensphase mit einem auf sie zugeschnittenen Programm und mit konkreten Aufgaben in den drei Bereichen. Zusätzlich zur App bietet femfeel Frauen mit einer Community und regelmäßigen Events einen Raum zum Erfahrungsaustausch sowie für Informationen und Inspirationen. Mit ihrem Konzept überzeugten Marie Reger und Janna Kraft, die beiden Gründerinnen von femfeel bereits beim Gründerpitch 2021. Die Idee für ihr Start-up kam ihnen während ihres Studiums der Wirtschaftswissenschaften am KIT. (sas)
Weitere Informationen: femfeel.de
femfeel im Gespräch mit der KIT-Gründerschmiede:
kit-gruenderschmiede.de/gruender-des-monats-femfeel
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Aktuelle Presseinformationen
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Donnerstag, 24. Februar 2022, 18:00 Uhr, online
Themenabend: Wald im Wandel
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse des KIT erforschen, wie Wälder künftig widerstandsfähiger werden können – und welche Rolle dabei Bürgerinnen und Bürger spielen. Einblicke in ihre Arbeit geben sie beim digitalen Themenabend „Wald im Wandel – Der Wert des Waldes und wie wir ihn erhalten können“ in der Reihe „technik.kontrovers“.
itas.kit.edu/veranstaltungen_2022_technikkontrovers.php
Freitag, 25. Februar 2022, 12:00 Uhr, online
Virtueller Tag der offenen Tür der Hector School
Die Hector School of Engineering and Management am KIT gibt Einblicke hinter die Kulissen: Studieninteressierte erhalten Informationen über den Campus, den Studienstandort Karlsruhe und die Studiengänge. Dazu gibt es Vorträge von Gisela Lanza, Professorin am Institut für Produktionstechnik, und HECTOR-School-Alumnus Julius Breitling.
hectorschool.kit.edu/index.php
Donnerstag, 3. März 2022, 16:00 Uhr, online
Deutsch-Kanadisches Symposium: The potential of AI for Robotics Innovation
Anlässlich des 50-jährigen Jubiläums der Deutsch-Kanadischen Zusammenarbeit in Wissenschaft und Technologie veranstalten die Projekte ARIBIC und FLAIROP, an denen das KIT beteiligt ist, ein Online-Symposium. Vom KIT trägt Maximilian Gilles vom Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme mit dem Vortrag „Federated learning for robot picking“ zum Programm bei.
projekttraeger.dlr.de/de/infothek/veranstaltungen/potential-ai-robotics-innovations
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Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen.
Seine etwa 23 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Margarete Lehné
Stellvertretende Pressesprecherin
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41157
E-Mail: margarete.lehne@kit.edu
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