Stockholm/Jülich, 9. Oktober 2007
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> Der Nobelpreis für Physik geht an den Festkörperphysiker Prof. Dr. Peter Grünberg vom Helmholtz-Forschungszentrum in Jülich. Grünberg erhält die Auszeichnung zusammen mit seinem französischen Kollegen Albert Fert (Universität Paris-Süd) für die Entdeckung des Riesen-Magnetwiderstands. Beide Wissenschaftler hatten diesen Effekt unabhängig voneinander im Jahr 1988 entdeckt.
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> "Peter Grünberg ist ein hervorragender Grundlagenforscher und hat ganz entscheidend zum Verständnis komplexer magnetischer Materialien beigetragen. Gleichzeitig hat er schnell erkannt, welchen großen Nutzen seine Entdeckung für die Wirtschaft hat und dafür gesorgt, dass sie schnell in eine heute marktbeherrschende Innovation umgesetzt wird", so Professor Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. Der Riesenmagnetwiderstand ist ein Quanten-Effekt, der in geschichteten Strukturen aus magnetischen Materialien auftritt. Dieser Effekt wird heute in fast jedem Schreib-/Lesekopf für Festplatten genutzt, weil er das präzise Auslesen von extrem dicht gespeicherter Information ermöglicht. Dadurch hat sich die Speicherkapazität von Festplatten seit Mitte der 1990er Jahre sprunghaft über die Giga-Byte-Schwelle gesteigert. Grünberg legte mit seiner Arbeit auch die Grundlagen für das neue Forschungsfeld Spintronik, das den quantenmechanischen Spin der Elektronen für Anwendungen in Mikro- und Nanoelektronik
> untersucht. "Grünberg stellt die richtigen Fragen. Dass er nun den Nobelpreis erhalten hat, freut mich nicht nur persönlich, sondern zeigt auch, dass die Helmholtz-Gemeinschaft ein geeignetes Arbeitsumfeld für außerordentliche Forscher bietet", so Mlynek.
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> Peter Grünberg wurde 1939 in Pilsen (jetzt Tschechien) geboren. Nach Studium und Promotion in Darmstadt und einem dreijährigen Forschungsaufenthalt in Kanada arbeitet er seit 1972 als Wissenschaftler beim Forschungszentrum Jülich, wo er auch nach seiner Emeritierung weiter forscht. Für seine Arbeit hat er bereits zahlreiche international renommierte Preise erhalten: 1998 wurde er mit dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten ausgezeichnet und 2006 zum "Europäischen Erfinder des Jahres" gekürt. 2007 erhielt er die Stern-Gerlach-Medaille, den israelischen Wolf-Preis und den Japan-Preis in der Kategorie "Innovationen durch Grundlagenforschung", der mit 300.000 Euro dotiert ist.
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> Weitere Informationen finden Sie unter:
> http://www.fz-juelich.de/portal/gruenberg
> www.nobelprize.org
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> Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie, Verkehr und Weltraum. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 25.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,3 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). www.helmholtz.de

"Leichtbauen mit Beton – ein interessantes Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgesellschaft"
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hatte im Frühjahr 2010 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Leicht Bauen mit Beton. Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien“ (SPP 1542) beschlossen. Als Laufzeit sind zwei dreijährige Förderperioden vorgesehen. Die erste Förderperiode begann im Juli 2010. Die zweite Förderperiode soll sich nahtlos anschließen, was durch einen möglichen Förderbeginn ab Juli 2014 gewährleistet werden kann.
Die Idee zum Schwerpunktprogramm beruht auf der grundsätzlich hervorragenden Möglichkeit, Bauwerke in Stahlbetonbauweise frei gestalten zu können, da Beton vor seiner Erhärtung plastisch bis flüssig ist und im anschließenden Erstarrungsprozess nahezu jede Form konservieren kann. Die Formensprache von gewöhnlichen Bauwerken aus Stahlbeton wurde aber besonders aus Kostengründen in den vergangenen Jahrzehnten immer einfacher, der Trend ging verstärkt zu ebenen Oberflächen und rechteckiger Geometrie. Da dies nicht befriedigend ist, wird im SPP 1542 der Ansatz „form follows force“ als Folge des gegebenen, aber durchaus auch beeinflussbaren Kräfteflusses im Bauteil selbst verfolgt. Dieses Prinzip soll in allen maßgebenden Konstruktionselementen wie Decken, Wänden und Stützen umgesetzt werden. Die geplante Forschung soll die theoretischen und konstruktiven Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bau frei geformter und leichter Konstruktionen aus Beton bereitstellen.
Die Themenfelder aus der ersten Phase des SPP 1542 sollen auch in der zweiten Phase im Wesentlichen weitergeführt werden:
Bauteilspezifische Grundlagenforschung. Forschungsschwerpunkte sollen
· doppelt gekrümmte Flächen/Schalentragwerke,
· ebene beziehungsweise schwach gekrümmte Platten und Scheiben,
· stabförmige Tragelemente,
· fraktale und insgesamt duktile Strukturen
sein, wobei gerade letztere Gruppe in der bisherigen Phase I lediglich eine untergeordnete Rolle spielten und die Forschung hier verstärkt werden sollte.
Neben der bauteilorientierten Forschung sind Anträge zu folgenden Themen gewünscht:
Entwurf und Bionik. Das Entwerfen nach Kraftfeldern beziehungsweise Kräftesystemen bildet die Grundlage gewichtsminimaler, effizienter Betonbauten. Neue Ideen für den Massivbau werden sich gerade aus dem Fachgebiet Bionik erhofft. Deshalb sollen innerhalb des SPP Experten des Fachgebietes Bionik, die vorzugsweise Erfahrungen mit mineralischen Baustoffen haben, vor allem im Hinblick auf die Tragwerksoptimierung und Formfindung gemeinsam mit Ingenieuren forschen.
Mathematische Forschung. Anwendungsorientierte mathematische Forschung soll die Formen für den Betonleichtbau beschreibbar machen. Ferner müssen Kräfteverläufe analysiert und mathematisch definiert werden, aber auch Formen der Natur erfasst und für die Analyse zugänglich gemacht werden. Auch bei der Konzipierung flexibler Schalungsmodule ist die Differentialgeometrie ein hochaktuelles und wichtiges Forschungsgebiet.
Herstellung. Die Entwicklung von variablen Schalungssystemen und Bautechnologien ist ein wesentlicher Schwerpunkt, damit frei geformte Betonbauteile auch praktisch verwirklicht werden können. Gleiches gilt für Fügetechniken, aber auch für die Thematisierung von Rückbau und Wiederverwendbarkeit (von Teilen) von Betonkonstruktionen.
Die erfolgreiche Bearbeitung dieses umfangreichen Aufgabenfeldes erfordert die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Kollegen aus den Bereichen:
· Massivbau (Fachrichtung Bauingenieurwesen),
· Diskrete Differentialgeometrie (Fachrichtung Mathematik),
· Bionik (Fachrichtung Biologie).
Hinsichtlich der Herstellung von neuartigen Schalungen ist die Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen aus dem Fachbereich
· Fertigungstechnik (Fachrichtung Maschinenbau)
möglich und bei der Beantragung von Teilprojekten zu berücksichtigen. Außerdem kann die Einbeziehung von
· Baustatikern/Baumechanikern (Fachrichtung Bauingenieurwesen)
gewinnbringend für das SPP sein, vor allem wenn es um die Modellierung und Prognose der angestrebten schlanken, im Querschnitt veränderlichen Strukturen unter Berücksichtigung der physikalisch und geometrisch nicht linearen Eigenschaften von Betonstrukturen geht.
Fächerübergreifende Anträge werden in der zweiten Phase des SPP ausdrücklich begrüßt. Es sind sowohl theoretische als auch experimentelle Forschungsvorhaben erwünscht. Außer Anträgen von renommierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der genannten Fachgebiete werden Anträge von ambitionierten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern erwartet.
Das Ergebnis der Grundlagenforschung in diesem SPP sollen Methoden und Strukturen sein, die von Ingenieuren und Architekten in der Baupraxis angewendet und umgesetzt werden können. Zu den Forschungsthemen, die nicht im Rahmen des SPP gefördert werden sollen, gehören:
· Projekte, die sich ausschließlich mit architektonischen Entwürfen beschäftigen.
· Vorhaben, die die alleinige Erforschung oder Weiterentwicklung von Baustoffen zum Thema haben. Im Wesentlichen soll auf die Vielzahl bekannter und schon erforschter Hochleistungswerkstoffe zurückgegriffen werden. (Ausgenommen ist die Materialforschung, wenn sie unverzichtbarer Bestandteil des Teilprojektes ist.)
· Forschungsprojekte, deren Schwerpunkt die Entwicklung von Stoffgesetzen oder Simulationsmethoden ist. Wie bei den Baustoffen soll auch bei Modellbildung und Prognose hauptsächlich auf vorhandenen Verfahren und Methoden aufgebaut werden.
Bei den Anträgen ist zu berücksichtigen, dass die überregionale Kooperation der teilnehmenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Grundanliegen eines SPP ist. Deshalb sollten entsprechende Reisekosten berücksichtigt werden. In der ersten Förderphase haben sich die Durchführung von Auftakt- und Jahrestreffen sowie Arbeitsgruppentreffen bewährt, die in einem etwa halbjährlichen Rhythmus stattfinden. Dies soll in der zweiten Förderphase so beibehalten werden. Die Teilnahme von Projektleitern und -bearbeitern ist ausdrücklich erwünscht.
Außerdem sollen in der zweiten Förderphase anhand von Demonstratoren die Ergebnisse der Grundlagenforschung im SPP öffentlichkeitswirksam veranschaulicht werden. Es wird deshalb empfohlen, in den einzelnen Projekten einen gewissen Zeitaufwand dafür einzuplanen. Finanzielle Mittel sollen zentral im Koordinatorenprojekt beantragt werden.
Die vollständigen Anträge für die zweite Förderperiode sind bis 14. November 2013 elektronisch einzureichen. Die Antragstellung erfolgt über das elan-Portal zur Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten. Bitte wählen Sie den Schwerpunkt aus der angebotenen Liste aus.
Bitte berücksichtigen Sie für den Fall, dass es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG handelt, dass Sie sich (ab August dieses Jahres) vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag. Ohne vorherige Registrierung ist eine Antragstellung nicht möglich.

Geruchs-Device soll Spürhunde ersetzen

Wissenschaftler kopieren für Entwicklung des Gadgets die Rezeptoren von Mäusen

(pte003/27.11.2018/06:10) – Forscher der Duke School of Medicine http://medschool.duke.edu haben ein künstliches Riechorgan entwickelt, das Spürhunde ersetzen
kann. Die Wissenschaftler haben basierend auf den Geruchsrezeptoren von
Mäusen einen Prototyp gebaut. Suchhunde sind zwar für Einsätze
unverzichtbar, benötigen jedoch ein zeitaufwendiges, intensives Training
und sind von Erschöpfung nicht gefeit.

Einsatz erfolgreich

"Diese Idee einer künstlichen Nase gibt es schon seit langer Zeit",
erklärt Hiroaki Matsunami von der Duke School of Medicine. Mithilfe von
lebenden Rezeptoren könne man ein Device entwickeln, das in seiner
Funktionsfähigkeit Tieren relativ nahe käme. "Mäuse und Ratten haben
einen sehr guten Geruchssinn. Mäuse werden nur aufgrund praktischer
Probleme nicht eingesetzt, um Sprengstoffe zu detektieren", fügt
Matsunami hinzu.

Der erste Schritt der Studie bestand darin, die besten Geruchsrezeptoren
zur Erkennung von Stoffen wie Kokain oder Marihuana zu identifizieren.
Die Forscher haben ein flüssiges Medium eingesetzt, dass leuchtet, wenn
es zwischen Geruch und Rezeptor zu einer Reaktion kommt. Die
Wissenschaftler haben 80 Prozent der Geruchsrezeptoren von Mäusen
kopiert und diese mit sieben Zielchemikalien des Mediums vermischt.

Weiterentwicklung geplant

Die britischen Wissenschaftler wollen das Device noch weiterentwickeln,
damit es bei verschiedenen Gerüchen gut anschlägt. "Wir haben eine
Auswahl an Rezeptoren und können prüfen, wie verschiedene Rezeptoren auf
unterschiedliche Gerüche reagieren", schildert Matsunami.

Newton-Pendel: Physik sehr beliebt (Foto: Oliver Otterson/pixelio.de)

Oxford/Manchester (pte024/31.03.2015/12:30) –

Innerhalb von vier Jahren hat sich die Anzahl der Physik-Studenten in
Großbritannien beinahe verdoppelt. Gründe für diesen rasanten Zuwachs
sehen Experten in der steigenden Anzahl von Blockbustern, die auf Themen
aus den Naturwissenschaft basieren. "Die einfachste Methode, etwas für
die Mehrheit Langweiliges auf schnellstem Weg interessant zu machen, ist
es, einen spektakulären Film dazu zu entwerfen", erklärt Laura Prichard
von der University of Oxford http://ox.ac.uk .

Neue Forschungen

Die Hollywood-Industrie lockt nicht nur unzählige
Menschen in die Kinos, sondern inspiriert Heranwachsende auch bei der
Wahl ihrer beruflichen Karriere. In den letzten fünf Jahren profitieren
vor allem die Physik und verwandte Naturwissenschaften von diesem
Phänomen. Blockbuster wie "Interstellar", "Gravity" oder auch die
Erfolgsserie "The Big Bang Theory" sorgen für einen enormen Zuwachs an
Universitäten.

Die Oxford University vermeldet nun, dass sich in den
letzten fünf Jahren die Zahl der Einschreibungen für physikalische
Wissenschaften um ein Drittel vermehrt hat. Im letzten Jahr eröffnete
dank der großen Nachfrage deshalb das neue Oxford Centre for
Astrophysical Survey, um fundamentalen Fragen über das Universum
nachzugehen. Die Zahl der Neuanmeldungen ist hoch.

Ansturm von Bewerbern

Die University of Manchester http://manchester.ac.uk veröffentlichte unlängst vergleichbare Zahlen. Zwischen 2008 und 2014
erlebten die Fächer Physik und Astronomie einen regelrechten Ansturm von
Bewerbern. Um ganze 37 Prozent stieg die Zahl der Neuanmeldungen
innerhalb dieses Zeitraums an. "Das gesellschaftliche Ansehen der Physik
ist in den letzten Jahren enorm gewachsen. Das liegt auch daran, dass
hochwissenschaftliche Themen in aktuellen Filmen viel öfter vertreten
sind", erklärt Johanna Kieniewicz vom Physikinstitut in Manchester.

Leidenfrost-Effekt: Verspricht neuartige Generatoren (Foto: Jonathan Sanderson)

Newcastle upon Tyne (pte003/09.03.2015/06:10) –

Forscher der Northumbria University http://northumbria.ac.uk und der University of Edinburgh http://www.ed.ac.uk haben eine neuartige Maschine vorgeschlagen, um mithilfe von
Kohlendioxid Energie zu gewinnen. Ihr Ansatz beruht auf dem sogenannten
Leidenfrost-Effekt, dank dem Flüssigkeiten über heißen Oberflächen auf
ihren eigenen Dämpfen schweben.

Energie für Marsmissionen

Das Prinzip der Maschine funktioniert auch mit
Trockeneis, weshalb die Wissenschaftler großes Potenzial der Technologie
in der Raumfahrt orten. Denn Trockeis kommt beispielsweise auf dem Mars
natürlich vor. Ein Leidenfrost-Generator könnte also potenziell die
Stromversorgung von Marsmissionen sichern.

Der nach dem deutschen Mediziner Johann Leidenfrost
benannten Leidenfrost-Effekt liegt dem Phänomen zugrunde, dass
Wassertropfen in einer heißen Pfanne tanzen. Ähnliches funktioniert auch
mit Trockeneis, das dadurch über einer heißen Oberfläche auf einem
Polster verdampften Kohlendioxids schwebt. Diese Dämpfe sind es, die dem
neuen Konzept nach einen Generator betreiben sollen, der gerade auf
anderen Welten besonders interessant sein könnte. Denn beispielsweise
auf dem Mars ist Trockeneis vergleichsweise leicht zugänglich.

Rotierende Rotoren liefern Strom

Die Mars-Polkappen enthalten Trockeneis, zudem deuten
Beobachtungen auch auf saisonale Effekte auch in geringeren Breiten hin.
"Kohlendioxid spielt auf dem Mars eine ähnliche Rolle wie Wasser auf
der Erde", meint Rodrigo Ledesma-Aguilar, Physiker an der Northumbria
University. Es sei breit verfügbar und unterlaufe einen natürlichen
Phasenzyklus. Leidenfrost-Generatoren könnten sich dies zunutze machen
und dank natürlichen Trockeneises die nötige Energie für Marsmissionen
auch mit Rückkehr zur Erde liefern, so die Vision des Forschers.

Northumbria-Physiker Gary Wells betont außerdem, dass
sich das Funktionsprinzip eines Leidenfrost-Generators signifikant von
Dampfmaschinen unterscheidet. "Die Hochdruck-Dampfschicht schafft frei
rotierende Rotoren, deren Energie ohne Lager in Strom umgewandelt wird",
erklärt er. Es gibt also nur sehr wenig Reibung, weshalb die Forscher
Potenzial auch in anderen Anwendungsgebieten sehen. Auf dem
Leidenfrost-Effekt beruhende Maschinen könnten beispielsweise für
reibungsfreie Transportsysteme interessant sein.

Kristall-Hochzeit im
Nanokosmos

Nahezu perfekte Halbleiter-Kristalle in einem
Silizium-Nanodraht einzubetten, dies ist Forschern des
Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Technischen
Universität (TU) Wien und der Marie-Sklodowska-Universität Lublin
gelungen. Mit der neuen Methode zur Herstellung von Hybrid-Nanodrähten
könnten in Zukunft sehr schnelle und multifunktionale Recheneinheiten
auf einem einzigen Chip untergebracht werden. Die Forschungsergebnisse
werden in der Zeitschrift „Nano Research“
publiziert.

Die Nano-Optoelektronik gilt als Grundpfeiler
zukünftiger Chiptechnik, doch die Forschung steht dabei vor großen
Herausforderungen: Einerseits müssen die elektronischen Bauelemente auf
immer kleinerem Raum untergebracht werden. Andererseits sollen auch
sogenannte Verbindungs-Halbleiter in die üblichen Materialien
eingebettet werden. Denn im Gegensatz zu Silizium besitzen solche
Halbleiter besonders bewegliche Ladungsträger und könnten so die
Leistungsfähigkeit modernster siliziumbasierter CMOS-Technik
verbessern.

Wissenschaftler des HZDR, der TU Wien und der
Marie-Sklodowska-Universität Lublin sind nun beiden Zielen einen Schritt
näher gekommen: Sie integrierten Verbindungs-Halbleiter-Kristalle aus
Indiumarsenid (InAs) in Silizium-Nanodrähte, welche sich ideal für die
Konstruktion immer kompakterer Chips eignen.

Bislang lag in dieser
Integration der Kristalle das größte Problem solcher
„Hetero-Nanodrähte": Oberhalb des Nanometer-Bereiches sorgten
Fehlanpassungen der Kristallgitter stets für sehr viele Defekte. Die
Forscher erreichten jetzt erstmals eine nahezu perfekte Erzeugung und
Einbettung der InAs-Kristalle in die Nanodrähte.

Implantierte Atome
bilden Kristalle in der Flüssigphase

Zum Einsatz kamen
dabei die Ionenstrahlsynthese und eine Wärmebehandlung mit
Xenon-Blitzlampen, beides Techniken, bei denen das Ionenstrahlzentrum
des HZDR über langjährige Erfahrung verfügt. Zunächst mussten die
Wissenschaftler eine gewisse Menge an Atomen präzise per
Ionenimplantation in die Drähte einbringen. Innerhalb von nur 20
Millisekunden erfolgte dann die Wärmebehandlung des Siliziumdrahtes in
seiner Flüssigphase. „Eine nur etwa 15 Nanometer dicke
Siliziumoxid-Hülle hält den flüssigen Nanodraht in seiner Form“, erklärt
der HZDR-Forscher Dr. Slawomir Prucnal, „während die implantierten Atome
die Indiumarsenid-Kristalle bilden.“

Dr. Wolfgang Skorupa,
der Leiter der Forschungsabteilung, fügt hinzu: „Die Atome diffundieren
in der flüssigen Siliziumphase so schnell, dass sie innerhalb von
wenigen Millisekunden makellose Einkristalle mit nahezu perfekten
Grenzflächen zur Umgebung bilden.“ Als nächsten Schritt wollen die
Wissenschaftler das Einbringen von Fremdatomen noch besser kontrollieren
und zudem Größe und Verteilung der Kristalle
optimieren.

Computeranimation des neuen Ziegelstein-Wärmespeichers (Bild: web.mit.edu)

Cambridge (pte003/07.09.2017/06:10) –

Mithilfe von riesigen Blöcken aus Ziegelsteinen wollen Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu die US-Industrie mit umweltgerechter Wärme versorgen. Sie sollen mit
Solar- und Windstrom erhitzt werden, der gerade nicht benötigt wird.
Bisher verhindern die Versorger drohende Überschussproduktion meist,
indem sie Windenergieanlagen vorübergehend stilllegen.

Optimale "Wärmebatterie"

Die Forscher um Charles Forsberg glauben, dass es
wirtschaftlicher ist, Überschussstrom in Form von Wärme zu speichern und
Unternehmen, die ständig Prozesswärme benötigen, damit zu versorgen,
als den Strom in Batterien zwischenzulagern. Die Industrie könnte dann
einen Teil der Wärmeenergie, die sie benötigt, ohne Belastung der Umwelt
beziehen. Normalerweise wird Prozesswärme mit Erdgas und Kohle erzeugt.
"Firebrick Resistance-heated Energy Storage" nennt Fordberg die
Entwicklung.

Ziegelsteine haben die Fähigkeit, Wärme über lange Zeit
zu speichern. Geladen wird die "Wärmebatterie" über Drähte, die sich
durch den Steinhaufen schlängeln. Wird Strom hindurchgeschickt, erhitzen
sie sich und geben ihre Energie an die umliegenden Steine ab. Genutzt
wird die gespeicherte Wärme, indem Luft durch Kanäle innerhalb des
turmförmigen Steinhaufens gepumpt wird. Die heiße Luft kann direkt
genutzt werden, um beispielsweise in Lebensmittelfabriken Nahrungsmittel
zu erhitzen.

Zugabe von Chemikalien

Forsberg und sein Team haben einiges an
Forschungsarbeit in die Produktion der Ziegel gesteckt. Sie haben
mehrere Sorten entwickelt, die unterschiedliche Eigenschaften haben. Im
Kern des Steineturms befinden sich Ziegel, die Wärme sehr schnell
speichern und sie ebenso schnell wieder abgeben. Diese Eigenschaft haben
die Forscher durch Zugabe von Chemikalien erzielt. Die äußeren Steine
haben eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit – sie wirken als Isolatoren,
die verhindern, dass gespeicherte Energie verloren geht.

Siemens hat gemeinsam mit Ingenieuren der Technischen Universität Hamburg-Harburg http://www.tuhh.de ein ähnliches Konzept realisiert. Deren Wärmespeicher besteht aus einer
losen Schüttung von Natursteinen wie Schotter. Die gespeicherte Solar-
und Windenergie wird hier genutzt, um in einem Dampfprozessstrom zu
erzeugen. Das norwegische Unternehmen EnergyNest hat in Abu Dhabi
ebenfalls einen Wärmespeicher errichtet. Er besteht aus Beton. Thermo-Öl
transportiert die Energie in den Speicher hinein und wieder heraus.
Dort wird überschüssiger Solarstrom verwertet. Nachts wird die Wärme
dann in Strom zurückverwandelt.

Magnetfeld und Laser entlocken Graphen ein Geheimnis

Wissenschaftler
des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben erstmals die
Dynamik von Elektronen des „Wunderstoffs“ Graphen im Magnetfeld
untersucht. Dabei haben sie ein scheinbar paradoxes Phänomen im Material
entdeckt, das in Zukunft den Bau von neuartigen Lasern ermöglichen
könnte. Zusammen mit Forschern aus Berlin, Frankreich, Tschechien und
den USA beschrieben sie ihre Beobachtungen präzise im Modell und
veröffentlichten sie jetzt in der Fachzeitschrift Nature Physics (DOI:
10.1038/NPHYS3164).

Graphen
gilt als „Wundermaterial“: Es ist reißfester als Stahl und leitet Strom
und Wärme besser als Kupfer. Als zweidimensionale Schicht, die nur aus
einer Lage an Kohlenstoff-Atomen besteht, ist es aber zugleich auch
flexibel, fast durchsichtig und rund eine Million Mal dünner als ein
Blatt Papier. Schon kurz nach seiner Entdeckung vor zehn Jahren
erkannten Wissenschaftler zudem, dass sich die Energiezustände von
Graphen im Magnetfeld – die sogenannten Landau-Niveaus – anders
verhalten als die von Halbleitern. „Es wurden zwar viele faszinierende
Effekte von Graphen in Magnetfeldern entdeckt, aber die Dynamik von
Elektronen hat bislang niemand in einem solchen System untersucht“,
erklärt der Physiker Dr. Stephan Winnerl vom HZDR.

Die
HZDR-Forscher setzten das Graphen einem vier Tesla starken Magnetfeld
aus – 40 Mal stärker als ein Hufeisenmagnet. Das genügt, um Elektronen
im Graphen dazu zu bringen, nur noch ganz bestimmte Energiezustände
einzunehmen. Die negativ geladenen Teilchen werden so gewissermaßen auf
Bahnen gezwungen. Diese Energieniveaus wurden dann mit Lichtpulsen des
Freie-Elektronen-Lasers am HZDR untersucht. „Der Laserpuls regt die
Elektronen auf ein bestimmtes Landau-Niveau an. Ein zeitlich versetzter
Puls fragt dann ab, wie sich das System entwickelt“, erklärt Martin
Mittendorff, Doktorand am HZDR und Erstautor des Papers.

Umsortierung der Elektronen überrascht Wissenschaftler

Das
Ergebnis der Versuche verblüffte die Wissenschaftler. Nach und nach
leerte sich ausgerechnet das Energieniveau, in welches per Laser stets
neue Elektronen gepumpt wurden. Den paradox wirkenden Effekt
veranschaulicht Winnerl an einem Alltagsbeispiel: „Man stelle sich vor,
eine Bibliothekarin sortiert Bücher in einem Regal mit drei Böden um.
Sie stellt jeweils ein Buch vom unteren Boden in den mittleren.
Gleichzeitig ‚hilft‘ ihr Sohn, indem er immer zwei Bücher aus der Mitte
nimmt und eins davon in den oberen, das andere in den unteren Boden
stellt. Der Junge macht das so eifrig, dass die Anzahl der Bücher im
mittleren Boden abnimmt, obwohl seine Mutter ja gerade diesen Boden neu
füllen möchte.“

Da es
zu solchen Dynamiken zuvor weder Experimente noch Theorien gab, hatten
die Dresdner Physiker anfangs Probleme, die Signale richtig zu deuten.
Doch nach einigen Versuchen fanden sie eine Erklärung: Stoßprozesse
zwischen Elektronen verursachen das ungewöhnliche Umsortieren. „Dieser
Effekt ist als Auger-Streuung schon länger bekannt, doch niemand hätte
erwartet, dass er so stark ist und ein Energieniveau immer leerer
räumt“, erläutert Winnerl.

Diese
neue Entdeckung könnte in Zukunft für die Entwicklung eines Lasers
genutzt werden, der Licht mit beliebig einstellbarer Wellenlänge im
Infrarot- und Terahertz-Bereich produzieren kann. „So ein
Landau-Niveau-Laser galt lange als unmöglich, doch dank Graphen könnte
dieser Traum der Halbleiter-Physiker durchaus wahr werden“, merkt
Winnerl begeistert an.

Berliner Forscher berechnen komplexes Modell für Dresdner Experimente

Nachdem
sich das grundlegende Modell in den Experimenten bewährt hatte, folgte
an der Technischen Universität Berlin die theoretische Feinarbeit. Die
Berliner Wissenschaftler Ermin Malic und Andreas Knorr bestätigten mit
komplexen Berechnungen die Annahmen der Dresdner Gruppe und lieferten
detaillierte Einblicke in die zugrundeliegenden Mechanismen. Zudem
kooperierten die HZDR-Forscher mit dem französischen
Hochfeld-Magnetlabor in Grenoble (Laboratoire National des Champs
Magnétiques Intenses – LNCMI), der Karls-Universität Prag und dem
US-amerikanischen Georgia Institute of Technology, Atlanta.

Die Forschung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) innerhalb des Schwerpunktprogramms „Graphen“ gefördert.

Gehörschäden durch zu laute Musik befürchtet

Sydney (pte/19.08.2005/15:15) – Der rasante Anstieg der Verkaufszahlen
von iPods und anderen Multimediaplayern beunruhigt die Mitarbeiter des
Nationalen Akustischen Instituts (NAL) http://www.nal.gov.au/ von
Sydney. Wie die BBC berichtet, befürchten die Experten, dass mit der
Verbreitung der Geräte auch die Zahl der Hörschäden in naher Zukunft
drastisch zunehmen wird. In einer Stichprobe fanden die
NAL-Wissenschaftler heraus, dass ein Viertel der Nutzer von
MP3-Spielern die Lautstärke auf ein Level aufdreht, das ernste und
dauerhafte Schädigungen des Gehörs zur Folge haben kann. Langfristig
kann sogar Gehörlosigkeit die Folge des Musikgenusses sein.

Das britische Royal National Institute For Deaf People (RNID)
http://www.rnid.org.uk/ belegt mit einer Studie, dass 39 Prozent der
18- bis 24-Jährigen mindestens eine Stunde lang täglich Musik über
Kopfhörer konsumieren. 42 Prozent von ihnen gaben zu, dass sie selbst
glauben, die Lautstärke dabei zu hoch einzustellen. Laut RNID ist eine
Lautstärke von 80 Dezibel bereits schädigend für das Gehör. Einige der
MP3-Spieler leisten aber bis zu 105 Dezibel.

Die Industrie ist sich der Gefahren der Multimediaplayer für die Ohren
der Nutzer durchaus bewusst. So verfügen iPods, die in der Europäischen
Union verkauft werden, über einen eingebauten Lautstärkebegrenzer, der
die Konsumenten vor Hörschäden schützen soll. Allerdings sind viele
Nutzer in der Lage, diesen Schutzmechanismus außer Gefecht zu setzen,
um Musik in der gewünschten Lautstärke hören zu können.

„Getrennte Welten – Blogs fordern die Massenmedien beim Arsen Bakterium GFAJ-1 heraus“.

Blogs fordern die Massenmedien beim vermeintlich Arsen fressenden Bakterium GFAJ-1 heraus, das Ende 2010 Schlagzeilen machte. Während in den Massenmedien von Außerirdischen die Rede war, zerpflückten Blogger die in Science publizierte Studie detailliert. Die Auseinandersetzung um die Aussagekraft der Arsen-Papers ging an den Massenmedien fast vollständig vorbei. Das ist uns Anlass, den Rummel um die entdeckten Bakterien einmal genauer unter die Lupe zu nehmen.

Alexander Stirn gibt in seinem Beitrag Einblicke in die NASA-Pressearbeit, die den Hype anstachelte. Nicole Heißmann hat mit Vincent Kiernan über die Rolle gesprochen, die Embargos spielen, wenn Forschung gehypt wird. Wir beschreiben die Berichterstattung in den Massenmedien, die dieses Resultat gängigen Routinen folgend in ein eingängiges, Faszination weckendes Konsumgut verwandelte. Wir suchen nach Erklärungen für die weit verbreitete Ignoranz bezogen auf das, was sich in Weblogs abspielte. Die Diskussionen dort hat Lars Fischer für uns zusammengefasst und bewertet.