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KIT.kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 07/2024)
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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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Röntgentechnologie: Neues Bildverfahren mit 3D-gedruckten Nanolinsen
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Ein neues Röntgenabbildungsverfahren kann mit Nanometerauflösung die innere Struktur von viel größeren Proben als bisher möglich sichtbar machen, ohne sie zu beschädigen. Forschende am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) haben die sogenannte Multibeam-Ptychography mit maßgeblicher Expertise des KIT entwickelt. Die Technologie ermöglicht die Analyse von ganzen Mikrochips oder Katalysatorpartikeln, um beispielsweise ihre Prozesse zu optimieren.
In den Experimenten verbesserten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bildgebung um einen Faktor 12. Dabei lichteten sie die Proben in extremer Präzision von 38 Nanometern innerhalb von zehn Minuten ab. „Im Hinblick auf hochauflösende Messungen bei hoher Geschwindigkeit bringt diese Technologie die 3D-Visualisierung auf ein nie zuvor erreichtes Niveau“, sagt Dr. Thomas Sheppard vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie des KIT. Dies sei besonders für die Katalyseforschung, beim Materialdesign sowie in der Mikroelektronikindustrie interessant. Neben Sheppard, der einen Teil der mikroskopischen Proben vorbereitete und beisteuerte, war auch das von Professor Martin Wegener vom Institut für Angewandte Physik des KIT gegründete Spin-off Nanoscribe an der neuen Technologie entscheidend beteiligt. So entwickelte es die Nanolinsen für das Verfahren mit einem hochauflösenden 3D-Drucker. Dicht gepackt und unterstützt von intelligenten Algorithmen bilden sie ein Raster, das die Röntgenstrahlung, die vom Elektronen-Synchrotron erzeugt wird, besser einfängt und die Probe dadurch besser beleuchtet. (iha)
Weitere Informationen:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202310075
Bildunterschrift: Schema der Multibeam-Ptychographie: Die Aufteilung des Primärstrahls (links) in einzelne Strahlen (hellgraue Platte in der Mitte) ermöglicht es den Forschenden, gleichzeitig mehrere Probenpunkte zu untersuchen und aufzuzeichnen (rechts). (Grafik: DESY, Mikhail Lyubomirskiy)
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Materialforschung: Beton nachhaltiger machen
Zementgebundene Baustoffe, insbesondere Betone, sind unverzichtbar – ihre Herstellung verursacht jedoch erhebliche CO₂-Emissionen. Mit einer zusätzlichen Beschichtung der Oberfläche können sie langlebiger und nachhaltiger werden. In einem Übersichtsartikel für die Royal Society of Chemistry haben Experten des KIT, das als Kompetenzzentrum gilt, nun den Stand der Forschung zusammengefasst.
„Wir vergleichen die Leistungsfähigkeit verschiedener Oberflächenbeschichtungen“, sagt Professor Frank Dehn vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie des KIT. „Alle haben Vor- und Nachteile. Organische Beschichtungen wie Epoxidharze sind flexibel und anpassungsfähig, können sich aber unter Umwelteinflüssen zersetzen. Anorganische Beschichtungen wie Silikatbeschichtungen sind chemisch beständig und langlebig, aber weniger flexibel und ästhetisch eingeschränkt.“ Auch Nanomaterialien, also extrem kleine Partikel mit außergewöhnlichen Eigenschaften, könnten eingesetzt werden: „Graphen oder Nano-Silica erhöhen die mechanische Festigkeit von Beton und machen ihn beständiger gegen Umwelteinflüsse, manchmal sogar mit selbstheilenden Eigenschaften.“ Herausforderungen seien jedoch die gleichmäßige Verteilung, die Skalierbarkeit für großflächige Anwendungen und Umweltbedenken hinsichtlich der Freisetzung von Nanomaterialien. Einen besonders vielversprechenden Ansatz, der Beton beständiger macht und weitere Vorteile von organischen und anorganischen Beschichtungen kombiniert, sehen die Autoren darin, Seltene Erden in die Betonoberfläche einzubringen. „Am KIT forschen wir beispielsweise an einer Europium-Beschichtung, die wasserabweisende Eigenschaften erzielt mit gleichzeitig minimaler Umweltbelastung“, so Dehn. (mhe)
Weitere Informationen:
pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/su/d3su00482a
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Lagerstättenkunde: Metallschätzen auf der Spur
Erzlagerstätten bilden wichtige Quellen für Metalle und haben daher eine enorme wirtschaftliche Bedeutung. Um solche Vorkommen in der Erdkruste zu entdecken, ist es wichtig zu wissen, wie sie entstanden sind. Daher haben Forschende am KIT die Entstehung von magmatisch-hydrothermalen Erzlagerstätten auf dem Christiana-Santorini-Kolumbo-Vulkanfeld in Griechenland untersucht. Über die Ergebnisse berichtet das europäische Team um Professor Jochen Kolb vom Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT nun in der Zeitschrift Nature Communications.
Magmatisch-hydrothermale Erzlagerstätten bilden sich über einer Magmakammer, die unter einem aktiven Vulkan liegt. In bestimmten Magmakammern entmischen sich die vorherrschende silikatische und eine sulfidische, also schwefelhaltige Schmelze. Schwefelliebende Metalle wie Gold, Kupfer, Silber, Tellur und Wismut werden in Tropfen der sulfidischen Schmelze angereichert. Diese sind schwerer als die silikatische Schmelze und sinken normalerweise in der Magmakammer ab. Die Schlüsselrolle beim Transfer der Metalle in Richtung Erdoberfläche spielen Gasbläschen aus der Magmaentgasung: Diese haften sich an die Sulfidschmelztropfen, nehmen die Metalle auf und steigen zur Erdoberfläche auf. Dort sorgen sie für die Bildung großer magmatisch-hydrothermaler Erzlagerstätten. Den Forschenden gelang es erstmals, diese experimentell vorhergesagten Prozesse in einem vulkanischen Umfeld zu beobachten. Die Prozesse beeinflussen außerdem die Zusammensetzung vulkanischer Gase und damit ihren Einfluss auf Umwelt und Klima. (or)
Weitere Informationen:
nature.com/articles/s41467-024-48656-9
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Nachhaltige Synthese: Millionen für das Alltagsmittel Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid – oder H₂0₂ – begegnet uns überall. Als Bleichmittel für Haare und Papier oder als Bestandteil von Desinfektions- und Sterilisationsmitteln kommt es im Haushalt, in der Industrie sowie in der Medizin zum Einsatz. Um bereits vorhandene, konkurrierende nachhaltige Produktionswege systematisch zu erforschen, fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) nun die Forschungsgruppe HyPerCat am KIT.
In der Regel wird das Alltagsmittel mithilfe chemischer Synthese in großen, teuren Anlagen hergestellt. „Das bedeutet lange Transportwege bis zu den Endkundinnen und -kunden, was nicht besonders nachhaltig ist“, sagt Professorin Silke Behrens vom Institut für Katalyseforschung und -technologie des KIT, Sprecherin von HyPerCat. „Wir wollen deswegen die elektro- und die thermokatalytische Direktsynthese unter die Lupe nehmen.“ Mit diesen Methoden kann Wasserstoffperoxid in kleinen Einheiten hergestellt werden. Welches das bessere der beiden Verfahren ist und inwiefern sich die guten Eigenschaften der einen Methode mit denen der anderen kombinieren lassen, will die Forschungsgruppe systematisch untersuchen. „Dazu gehört, wie die Atome miteinander reagieren bis hin zur Wertschöpfungskette im industriellen Maßstab“, so Behrens. Dafür ist das Projekt HyPerCat in acht Teilprojekte unterteilt: Sieben sind am KIT angesiedelt, eins an der Technischen Universität Berlin. Die Forscherin erhofft sich darüber hinaus langfristig Erkenntnisse, um weitere komplexe Verfahren wie die Ammoniaksynthese nachhaltiger zu gestalten. Die DFG fördert HyPerCat mit 3,9 Millionen Euro über vier Jahre. (iha)
Weitere Informationen:
ikft.kit.edu/index.php
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Neues Themenhighlight: Nanopartikel als Durchbruch in der Krebsforschung?
Forschende des KIT und Partner haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um Bauchspeicheldrüsenkrebs in Zukunft effektiver und mit weniger Nebenwirkungen zu behandeln. Der neue Behandlungsansatz nutzt winzige Nanopartikel, die Medikamente direkt und gezielt an Krebszellen abliefern. Für die Krebsforschung könnte dies einen Durchbruch bedeuten. (tsc)
Weitere Informationen:
kit.edu/kit/nanopartikel-als-durchbruch-in-der-krebsforschung.php
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Innovation und Transfer: Neues Zuhause für Informationen zum Technologietransfer am KIT
Die neue Webseite des Innovations- und Relationsmanagements (IRM) am KIT bündelt die zentralen Services, Angebote, Projekte und Ansprechpersonen des Technologietransfers. Dort finden Forschende des KIT alle relevanten Informationen rund um das Thema Innovation – vom geistigen Eigentum über Patente bis hin zu Technologievermarktung und Gründung. Zudem bietet das Team von IRM Unternehmen Zugang zu aktuellen Forschungsergebnissen und die Begleitung im gesamten Transferprozess. (ljo)
Weitere Informationen:
techtransfer.kit.edu/
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Wasserstoffsicherheit: Wasserstoff hat großes Potenzial als Alternative zu Erdgas, Öl und Kohle sowie als saisonaler Energiespeicher. „Er ist ein sehr flexibler, universell produzierbarer und nutzbarer Energieträger“, sagt Professor Thomas Jordan vom Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit des KIT. Insbesondere mit Strom aus erneuerbaren Energien lässt sich Wasserstoff weitgehend klimafreundlich herstellen. Bei seiner energetischen Nutzung entsteht im Wesentlichen Wasser – und keine schädlichen Emissionen. „Wir suchen nach intelligenten und wirksamen Lösungen für eine Wasserstofftechnologie, die frei von nicht akzeptierten Risiken ist“, so der Maschinenbauer. „Diese Lösungen sollen ein optimales Sicherheitsmaß bieten, indem sie das Risiko so niedrig wie vernünftigerweise nötig halten, wirtschaftlich attraktiv sind und sinnvolle Schutzvorkehrungen vorsehen, die das Handhaben der Technik nicht unnötig erschweren.“ (ljo)
Weitere Informationen:
sts.kit.edu/expertinnen-und-experten-des-kit_jordan.php
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Neue Wege in der Medikamentenentwicklung: Noch immer werden beim Entwickeln von Medikamenten Modelle eingesetzt, welche die Situation im Menschen nicht genau wiedergeben. Das im Juli 2024 gegründete Spin-off CAVIGEN (UG) des KIT entwickelt fortschrittliche 3D-Zellkultursysteme auf Polymerfolienbasis, die eine realistische Nachbildung menschlicher Organfunktionen in sogenannten Organoiden ermöglichen. Hierfür wurden aus sauerstoffsensitiven Folien Mikrokavitätenarrays (Sensorarrays) entwickelt, in denen Zellen im Gegensatz zu beispielsweise Petrischalen in drei Dimensionen wachsen können. Mithilfe der sauerstoffsensitiven Beschichtung kann so in den Mikrokavitäten weltweit erstmals optisch und berührungsfrei Sauerstoff in der unmittelbaren Mikroumgebung von Organmodellen gemessen werden. Diese Technologie bietet eine verbesserte Übertragbarkeit von In-vitro-Versuchen auf den menschlichen Körper und reduziert die Notwendigkeit von Tierversuchen. CAVIGEN wird zukünftig maßgeschneiderte Sensorarrays und Sauerstoffmesssysteme zur Unterstützung der Medikamentenentwicklung vermarkten. Die Idee zur Ausgründung entwickelte das Team in der Forschung der Arbeitsgruppe „3D-Zellkultursysteme“ am Institut für Funktionelle Grenzflächen des KIT. (sas)
Weitere Informationen:
cavigen.eu/
CAVIGEN im Gespräch mit der KIT-Gründerschmiede:
kit-gruenderschmiede.de/gruendung-des-monats-cavigen/
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Aktuelle Presseinformationen
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Samstag, 17. August 2024, 18:00 Uhr, Karlsruhe
Projektpräsentation mit einer „Station Zukunft“
Rund drei Jahre lang hat das Karlsruher Reallabor Nachhaltiger Klimaschutz (KARLA) geforscht, experimentiert und mit regionalen Praxispartnern daran gearbeitet, den nachhaltigen Klimaschutz in Karlsruhe modellhaft voranzubringen. Mit der „Station Zukunft“ auf dem Schlossplatz, die aus einem Markt der Möglichkeiten, einem Barcamp und einem Picknick besteht, präsentiert KARLA zum Projektabschluss seine Ergebnisse der Öffentlichkeit. Ein besonderes Highlight erwartet die Besucherinnen und Besucher mit Einbruch der Dunkelheit: Zu Beginn der Schlosslichtspiele (ca. 21:10 Uhr) zeigt KARLA die eigens entworfene Go-Motion-Projektion „Auf dem Weg in die Zukunftsweltstadt“. Ort: Schlossplatz, 76131 Karlsruhe.
reallabor-karla.de/news_station-zukunft.php
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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 10 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 800 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:
Margarete Lehné
Pressesprecherin (kommissarisch)
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41157
E-Mail: margarete.lehne@kit.edu
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