Flügel als Energielieferant (Grafik: Radwanul H. Siddique, KIT/CalTech)

Karlsruhe (pte013/19.10.2017/10:30) –

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) http://kit.edu haben Nanostrukturen, wie sie sich auf den Flügeln des Schmetterlings
"Gewöhnliche Rose" befinden, auf Solarzellen übertragen. In der Folge
konnte deren Licht-Absorptionsrate um bis zu 200 Prozent gesteigert
werden. Das Geheimnis dahinter: Kleinste Löcher absorbieren Licht über
ein breites Spektrum deutlich besser als glatte Oberflächen.

Viel effizienter als gedacht

"Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine
augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt
daran, dass er für eine optimale Wärmegewinnung das Sonnenlicht
besonders gut absorbiert. Noch spannender als sein Aussehen sind für uns
die Mechanismen, mit denen er die hohe Absorption erreicht. Das
Optimierungspotenzial, das eine Übertragung dieser Strukturen für die
Photovoltaik hat, fiel deutlich höher aus, als wir vermutet hatten", so
KIT-Forscher Hendrik Hölscher.

Die Wissenschaftler haben die beim Schmetterling
identifizierten Nanostrukturen auf der Siliziumschicht einer
Dünnfilm-Solarzelle nachgebildet. Die anschließende Analyse der
Licht-Absorption lieferte vielversprechende Ergebnisse: Im Vergleich zur
flachen Oberfläche steigt die Absorptionsrate bei senkrechtem
Lichteinfall um 97 Prozent und erhöht sich stetig, bis sie bei einem
Einfallswinkel von 50 Grad sogar 207 Prozent erreicht. "Dies ist vor
allem für europäische Lichtverhältnisse interessant, da hier häufig
diffuses Licht herrscht und das Licht nur selten senkrecht auf die
Solarzellen fällt", fügt Hölscher ergänzend hinzu.

Unterschiedliche Lochmuster

Vor dem Übertragen der Nanostrukturen wurden sowohl
Durchmesser als auch Anordnung der Nanolöcher auf dem Flügel des
Schmetterlings mittels Mikrospektroskopie ermittelt. Anschließend
analysierten sie in einer Computersimulation die Stärke der
Licht-Absorption bei unterschiedlichen Lochmustern: Dabei zeigte sich,
dass unregelmäßig angeordnete Löcher mit variierenden Durchmessern, so
wie sie beim Schmetterling zu finden sind, die stabilsten
Absorptionsraten über das gesamte Spektrum und verschiedene
Einfallswinkel erzielten. Die Löcher auf der Solarzelle haben
Durchmesser von 133 bis 343 Nanometern.

Die Karlsruher Fachleute konnten mit ihrer Forschung
zeigen, dass sich durch die Wegnahme von Material die Lichtausbeute
erheblich steigern lässt. Im Projekt arbeiteten sie mit amorphem
Silizium. Allerdings, so die Forscher, ließe sich jede Art von
Dünnfilm-Photovoltaik-Modulen mit solchen Nanostrukturen verbessern,
sogar in industriellem Maßstab.

Internationaler Preis für Nachwuchswissenschaftler aus dem HZDR

Dresden, 06.09.2012 | Dr. Shengqiang Zhou ist Leiter einer
Helmholtz-Nachwuchsgruppe im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
und beschäftigt sich mit magnetischen Halbleiter-Materialien, die für
die nächste Generation von Speicherkonzepten eine Rolle spielen könnten.
Seine Leistungen auf diesem Gebiet werden heute mit dem Preis der
internationalen Fachkonferenz IBMM 2012 gewürdigt, die derzeit in
Qingdao in China stattfindet.

Die IBMM, die vom 2. bis 7. September 2012 in China abgehalten wird, ist
der internationale Treffpunkt für Wissenschaftler auf dem Gebiet der
Ionenstrahl-Physik (die Abkürzung IBMM steht für
Ionenstrahl-Modifikation von Materialien). Ionenstrahlen sind schnelle,
elektrisch geladene Teilchen, mit denen sich Materialien gezielt
verändern oder genauestens untersuchen lassen. Auf der Konferenz sind
rund 300 Teilnehmer zugegen aus den Bereichen Materialwissenschaften und
Physik, die sich für die Wechselwirkung von Ionen mit Festkörpern
interessieren.

Dr. Shengqiang Zhou lebt seit dem Jahr 2005 in Dresden, wo er zunächst
als Doktorand der Technischen Universität Dresden am HZDR arbeitete. Er
beschäftigte sich damals mit der Dotierung des Halbleiters Zinkoxid mit
magnetischen Ionen. Im Jahr 2008 führte er als Postdoktorand seine
Forschungen zu den magnetischen Eigenschaften von Materialien fort,
konzentrierte sich aber auf gängige Halbleiter-Materialien wie Silizium
und Germanium. Ihn interessiert besonders, wie diese durch
Ionenstrahl-Techniken mit magnetischen Eigenschaften versehen werden
können. Eine einjährige Unterbrechung führte ihn als Forschungsprofessor
an die Universität Peking, eine der forschungsstärksten Universitäten in
China. Seit Februar 2011 leitet er die von der Helmholtz-Gemeinschaft
geförderte Nachwuchsgruppe zu funktionellen Halbleiter-Materialien im
HZDR. Neben den vielfältigen Experimentier- und Analysemöglichkeiten im
Ionenstrahl-Zentrum des HZDR kann Dr. Zhou zusammen mit seiner
Nachwuchsgruppe auch auf hervorragende Untersuchungsbedingungen an der
�Rossendorfer Beamline� am Europäischen Synchrotron (ESRF) im
französischen Grenoble zählen.

Dr. Zhou blickt auf eine Reihe sehr gut publizierter wissenschaftlicher
Veröffentlichungen zurück. So beschreibt er in einem vielzitierten
Artikel, der in der Fachzeitschrift �Physical Review B� (DOI:
10.1103/PhysRevB.77.035209) erschienen ist, die Eigenschaften von
Nanokristallen in Zinkoxid, die durch die Implantation von Kobalt- und
Nickel-Ionen erzeugt wurden. Ein weiterer Artikel, ebenfalls in
�Physical Review B� (DOI: 10.1103/PhysRevB.75.085203), widmet sich den
Eigenschaften von Silizium, in dem sich aufgrund der Implantation von
Mangan magnetische Nanopartikel bilden. In der Zeitschrift �Applied
Physics Letters� (Doi: 10.1063/1.3428770) ist nicht zuletzt sein Artikel
über die Bedeutung der Lochkonzentration in Germanium, das mit Mangan
dotiert wurde, erschienen.

Die IBMM (http://www.ibmm2012.org) verleiht Herrn Zhou den mit 1.000
Dollar dotierten Konferenzpreis für seine Arbeiten zum Einsatz von
Ionenstrahlen für magnetische Halbleiter-Materialien und seine
sorgfältigen Analysen der zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen.
Die Verleihung findet in Qingdao am 6. September gegen 4:00 Uhr (MEZ)
statt.

Piezokristalle aus dem 3D-Drucker realisiert

Beliebig geformt und sensibel für jede Richtung, machen sie ein breites Anwendungsfeld auf

Piezoelektrisches Gitter aus dem 3D-Drucker (Foto: H. Cui/Zheng Lab)

Blacksburg (pte002/23.01.2019/06:05) – Forscher an der Virginia Polytechnic Institute and State University http://vt.edu haben piezoelektrisches Material per 3D-Druck hergestellt. Xiaoyu
"Rayne" Zheng, Assistenzprofessor für Mechanik, hat den Durchbruch
gemeinsam mit seinem Team erzielt. Die gedruckten Kristalle wandeln
Bewegungen, Stöße und Druck aus beliebigen Richtungen in elektrische
Energie um.

Empfindliche Kristallgitter

Das neue Verfahren lässt beliebige Formen und Größen zu. Die so
hergestellten Bauteile lassen sich als Sensoren, Schwingungsmesser,
Energiespeicher und in zahlreichen anderen Einsatzgebieten nutzen. In
natürlichen piezoelektrischen Kristallen ist die Orientierung der Atome
festgelegt. Das bedeutet, dass sie nur wirken, wenn Kräfte aus einer
bestimmten Richtung einwirken.

Zhengs Methode imitiert zwar die Struktur der natürlichen Kristalle.
Doch die Gitterstruktur sorgt dafür, dass die Richtungsorientierung
aufgehoben wird. "Wir haben piezoelektrische Tinten entwickeln, die die
Herstellung von hochempfindlichen Kristallgittern ermöglichen", sagt
Zheng. Diese werden Schicht für Schicht aufgetragen und an den Stellen,
die übrigbleiben sollen, durch ultraviolettes Licht ausgehärtet. Die
Tinten enthalten Nanokristalle aus piezoelektrischem Material, die in
einer Flüssigkeit schwimmen, die wiederum auf ultraviolettes Licht
reagiert.

Piezosensor schützt Boxer

"Wir können dicke, leichte, steife und energieabsorbierende Kristalle
herstellen", so Zheng. Sie können sogar in Kleidung und Sportzubehör
eingebaut werden. In Boxhandschuhen messen sie die Härte der Schläge, um
die Gesundheit des Gegners zu schützen. Zudem tut sich eine Fülle von
technischen Anwendungen auf. Integriert in Brücken, messen die Sensoren
Strukturveränderungen durch Belastung, sodass Reparaturen möglich sind,
ehe ein Bauteil zusammenstürzt. Die Forscher haben zudem gezeigt, dass
die piezoelektrischen Bauteile auch Unterwasser-Vibrationen erfassen.
Sie lassen sich auch als Aktoren benutzen. Legt man eine elektrische
Spannung an, bewegen sie sich und öffnen in Motoren beispielsweise ein
Ventil.

Supraleitende Magnetspulen / Vorbereitung auf ITER / vier neue Fusionsanlagen in Asien

Mit dem ersten Plasma hat die neue Fusionsforschungsanlage KSTAR im National Fusion Research Institute in Daejeon, Südkorea, am 13. Juni 2008 erfolgreich den Betrieb aufgenommen. Dies gab das Institut jetzt nach der Auswertung der Ergebnisse offiziell bekannt.

Ziel der Fusionsforschung ist es, ähnlich wie die Sonne aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie zu gewinnen. Um das Fusionsfeuer in einem Kraftwerk zu zünden, muss es gelingen, den Brennstoff – ein dünnes ionisiertes Wasserstoff-Gas, ein "Plasma" – wärmeisoliert in Magnetfeldern einzuschließen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufzuheizen.

Das neue Fusionsprojekt KSTAR ist, neben der Beteiligung an dem internationalen Experimentalreaktor ITER, das Kernstück des koreanischen Fusionsprogramms. Wie der Name verrät, soll sich KSTAR (Korean Superconducting Tokamak Advanced Research) dem heute aktuellsten Thema der weltweiten Fusionsforschung widmen, den so genannten "Advanced Szenarios": Geplant als eine mittelgroße Anlage vom Typ "Tokamak" soll KSTAR durch neue Betriebsweisen dazu beitragen, den Weg zu einem Tokamak im Dauerbetrieb zu bahnen.

Das Plasma ist mit einem Volumen von 16 Kubikmetern vergleichbar dem von ASDEX Upgrade im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching, der größten deutschen Fusionsanlage. Beider Form ähnelt dem – wesentlich größeren – Plasma des Fusionsexperiments ITER, dessen Bau in weltweiter Zusammenarbeit im nächsten Jahr in Cadarache/Südfrankreich starten wird. Im Unterschied zu ASDEX Upgrade, der noch mit normal leitenden Kupfer-Spulen arbeitet, ist KSTAR jedoch – wie ITER – mit supraleitenden Magnetspulen aus Niob-Zinn ausgestattet. Damit soll die Anlage später lange Pulsdauern bis zu 300 Sekunden erreichen.

Seit Februar wurde KSTAR schrittweise in Betrieb genommen. Zunächst wurden Vakuum und Dichtigkeit des Plasmagefäßes geprüft, dann die supraleitenden Magnete auf Tieftemperatur von 4,5 Kelvin nahe dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt und schließlich ab Mitte Juni die ersten Plasmen erzeugt. Mit dem reibungslosen Plasmastart habe man, so die koreanischen Forscher, den ersten Schritt hin zur Fusionsforschung auf Weltniveau gemeistert.

Die kommenden Forschungsjahre mit KSTAR werden daher dazu beitragen, so ist das koreanische Wissenschaftsministerium überzeugt, "der von ernsten Energieproblemen bedrohten Welt eine saubere Energiequelle, die Fusion, verfügbar zu machen". Ähnlich großes Engagement zeigen auch die übrigen ITER-Partner in Asien – China, Indien und Japan: Mit dem 2006 in Betrieb gegangenen Tokamak EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) nimmt China modernste Forschungsfragen in Angriff. In Indien entsteht zurzeit SST-1 (Steady State Superconducting Tokamak) und in Japan wird demnächst die Anlage JT-60 Upgrade umgebaut und mit supraleitenden Magnetspulen ausgestattet.

Erfolgreiche Forschungsstrategie zur Nanotechnologie schützt Mensch und Umwelt

Die Nanotechnologie gilt als die Fortschrittstechnologie des 21. Jahrhunderts. Sie ist hoch innovativ und dynamisch und eröffnet neue Chancen, Ressourcen zu schonen und Energie zu sparen. Aber wie bei jeder neuen Technologie werfen ihre potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit von Verbrauchern und Beschäftigten viele Fragen auf. Um die mit Nanomaterialien verbundenen offenen Fragen beantworten und ihre Chancen und Risiken gegeneinander abwägen zu können, haben die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) und das Umweltbundesamt (UBA) bereits im Jahr 2007 eine Forschungsstrategie erarbeitet, in deren Fortschreibung und Entwicklung auch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung eingebunden wurden. Jetzt liegt die erste Bilanz vor, für die der Stand von über 80 Forschungsprojekten zu Chancen und Risikoaspekten der Nanotechnologie unter die Lupe genommen wurde. Erfolge lassen sich unter anderem bei der Entwicklung von Mess- und Testverfahren, der Ermittlung von Belastungen für Mensch und Umwelt sowie bei der Bewertung von Risiken verbuchen.

Mit der gemeinsamen Forschungsstrategie bündeln die beteiligten Bundesbehörden ihre Ressourcen für den notwendigen Brückenschlag zwischen der Innovationskraft neuer Technologien und der Sicherheit von Mensch und Umwelt. Durch eine strukturierte Zusammenarbeit sollen Risiken neuer Technologien bereits in einem frühen Entwicklungsstadium erkannt und bewertet werden � als Grundlage für die Politikberatung und die Entwicklung praxisgerechter Lösungen.

Im Blickpunkt der öffentlichen Diskussion stehen mögliche Risiken von Nanomaterialien. Die 2007 von den Bundesoberbehörden formulierte Forschungsstrategie benennt offene Forschungsfragen und setzt Prioritäten. Hervorgehoben wurden vor allem Fragen einer Charakterisierung von Nanomaterialien hinsichtlich Gestalt und Zusammensetzung, des Erkennens schädlicher Eigenschaften und zu Methoden zur Ermittlung von Belastungen von Mensch und Umwelt mit aus Nanomaterialien freigesetzten Partikeln. Darüber hinaus beschreibt die Forschungsstrategie Voraussetzungen, unter denen Risiken, die mit Nanomaterialien verbunden sein könnten, bewertet werden können und formuliert Leitlinien für ein erfolgreiches Risikomanagement und die zugehörige Risikokommunikation.

In der nun vorgelegten Bilanz werden der Stand und die wichtigsten Ergebnisse von 85 Forschungsprojekten zusammengestellt, die durch die gemeinsame Forschungsstrategie angestoßen oder begleitet wurden. Die Ergebnisse belegen eine große Vielschichtigkeit der Fragestellungen, ermöglichen aber auch eine erste Eingrenzung von Risikoschwerpunkten. Die zukünftige Forschung soll dazu beitragen, aufwändige Untersuchungen vieler einzelner Nanomaterialien zu vermeiden und trotzdem belastbare Aussagen zum Schutz von Beschäftigten, Verbrauchern und Umwelt abzuleiten.

Die 125 Seiten starke erste Bilanz zur gemeinsamen Forschungsstrategie der Ressortforschungseinrichtungen des Bundes �Nanotechnologie � Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien� kann von den Internetseiten der Bundesbehörden heruntergeladen oder über die Seiten des BMU (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) bezogen werden.

Link zur Bilanz zur gemeinsamen Forschungsstrategie der Ressortforschungseinrichtungen des Bundes �Nanotechnologie � Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien�: http://www.nano.bam.de/de/nano_medien/ntfo_stra.pdf

Am 30. April 2013 soll die Bilanzierung der interessierten Öffentlichkeit im BMU, Berlin, vorgestellt werden. Aufgrund der begrenzten Platzzahl ist eine Anmeldung per E-Mail an patricia.adolf@bmu.bund.de erforderlich.

Die breite Entwicklung von Energiespeichern ist essentiell für den Erfolg der Energiewende

Zum achten Mal treffen sich ab heute (18. November) in Berlin führende Wissenschaftler zur International Renewable Energy Storage Conference and Exhibition (IRES), um Informationen über Fortschritte und Erfahrungen bei der Entwicklung und Anwendung neuster Energiespeicher auszutauschen. Mit über 500 Teilnehmern aus rund 40 Ländern ist die von EUROSOLAR und dem Weltrat für Erneuerbare Energien (WCRE) in Kooperation mit der EnergieAgentur.NRW ausgerichtete Konferenz  weltweit eine der größten ihrer Art. „Die internationale Beteiligung ist vor allem eine Bestätigung für die Dringlichkeit des Themas der Energiespeicherung. Ohne moderne, effizienz-gesteigerte Speicher ist eine erfolgreiche Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Quellen nicht realisierbar. Die internationale Vernetzung der A ktivitäten dient zudem der Abstimmung der Forschungsinhalte. Wir können es uns angesichts des Klimawandels und der Verknappung der Ressourcen nicht leisten, Zeit damit zu verschwenden, indem uneffektiv gearbeitet wird“, so Prof. Peter Droege, Präsident von EUROSOLAR, zum Stellenwert der Konferenz, die noch bis zum 20. November im Berliner Congress Center (BCC) stattfindet.

„Die Integration der Erneuerbaren in den Stromsektor erfordert ein gänzlich neu ausgerichtetes dezentrales Energiesystem: Speicher werden hier neben dem Netzausbau, der Flexibilisierung der konventionellen Stromerzeugung und dem Lastmanagement eine bedeutende Rolle spielen. Kurzzeitspeicher können schon heute sinnvoll eingesetzt werden, zukünftig wird mit steigendem erneuerbaren Anteil auch die Langzeitspeicherung durch die Nutzung von z.B. Wasserstofftechnologien notwendig sein“, so Johannes Remmel, Minister für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Verbraucher- und Naturschutz des Landes Nordrhein-Westfalen. „Ich freue mich daher, dass im Rahmen der EnergieAgentur.NRW – insbesondere im neuen Netzwerk Speicher und Netze – die Aktivitäten im Land gebündelt und koordiniert vorangetrieben werden“, so Minister Johannes Remmel weiter.

Dabei haben die Lösungen von morgen mitunter noch visionären Charakter, wie zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke auf dem Meeresboden, an deren Entwicklung das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik beteiligt ist. „Viel näher an der breiten Anwendung sind wir dagegen bei der Speicherung von Wasserstoff unter der Erde. Wir haben in Deutschland eine Kavernenspeicherkapazität von rund 20 Milliarden Kubikmetern. Mit Wasserstoff gefüllt ließe sich daraus bei einer Rückverstromung mit 60 Prozent Wirkungsgrad über GuD-Kraftwerke oder Brennstoffzelle ganz Deutschland drei Wochen lang mit Strom versorgen“, rechnet Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer von der RWTH Aachen vor.

Die Zeiten, in denen das Problem der Speicherung von Energie aus fluktuierenden (erneuerbaren) Quellen vor allem ein abstraktes Thema der wissenschaftlichen Forschung war, sind längst passé. Seit die Einspeisevergütung für Strom aus der heimischen Photovoltaik-Anlage geringer ausfällt, nimmt die Attraktivität des Eigenverbrauchs zu. Weltweit könnte die Kapazität für den Eigenverbrauch nach einer McKinsey-Studie bis 2020 auf mehr als 350 GWp steigen, für Deutschland rechnen Experten mit einem Eigenverbrauchspotenzial von rund 100 GWp pro Jahr an installierter PV-Kapazität. „Wir erleben gerade die Transformation des deutschen PV-Marktes. Eine veränderte Förderkulisse und Fortschritte bei der Entwicklungen der Batterietechnologie sorgt dafür, dass sich der Verbrauch des selbst erzeugten Stroms zunehmend wirtschaftlich darstellen lässt&ld quo;, erklärt Dr. Stefan Rabe, Leiter dezentrale Energieerzeugung und Energienetze/-speicher bei der EnergieAgentur.NRW.

Aktuell sind Pumpspeicherkraftwerke die einzige kommerziell verfügbare Großtechnologie. Aufgrund der derzeitigen energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen sind in Deutschland aber keine Investitionen in weitere Pumpspeicher zu erwarten. Auch die geologischen Gegebenheiten setzen dem weiteren Ausbau Grenzen. Eine Vielzahl von zentralen, netzgestützten Speichertechnologien werden gegenwärtig entwickelt (zum Beispiel Redox-Flow-Batterien) oder in Pilotanlagen getestet (zum Beispiel die so genannten Power-to-Gas-Verfahren, Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz, adiabatische Druckluftspeicher). Rabe: „In Zukunft wird möglicherweise auch die Elektromobilität einen Beitrag zur Energiespeicherung leisten.“

Dresden, 3. März 2011. Silicon Saxony stellt in diesem Jahr die ersten Resultate der im
letzten Jahr vollzogenen Branchenerweiterung vor. Im Jahr 2010 hatte der Branchenverband
sein Kernfeld Halbleiterindustrie um die Bereiche Software, Photovoltaik, Smart Systems
und Applikationen erweitert. "Das letzte Jahr hat bewiesen, dass dies ein Schritt in die
richtige Richtung war", zieht Heinz Martin Esser, Vorstand beim Silicon Saxony e.V.,
Bilanz. "Silicon Saxony vereint nun die Interessen und Kompetenzen der wichtigsten
Schlüsseltechnologien am Standort. Damit tragen wir zur nachhaltigen Entwicklung des
Technologie- und Industriestandortes Sachsen aktiv bei", so Esser weiter.

Jahrestreffen des Technologie-Clusters in Dresden
Am Mittwoch, den 9. März 2011, treffen sich Vertreter der Hightech-Industrie im
Internationalen Congress Centrum Dresden, um in einer Plenarveranstaltung,
Podiumsdiskussionen und verschiedenen Fachveranstaltungen die aktuellen Entwicklungen und
Herausforderungen der Branchen im Silicon Saxony vorzustellen und zu diskutieren. So
stellt zum Beispiel Elke Eckstein, die neue Geschäftsführerin von Globalfoundries die
Entwicklungen in der globale Halbleiterindustrie vor und erläutert, wie ihr Unternehmen
mit der neuen Dynamik in der Branche umgeht. Die Silicon Saxony Fachbereiche haben jeweils
eigene Veranstaltungen vorbereitet, in denen die Branchenvertreter industriespezifische
Problemfelder thematisieren. Eine begleitende Ausstellung zeigt verschiedene Exponate, die
die Arbeit der Fachbereiche demonstrieren unter anderem den Tesla Roadster von FROSYS.
Dieses Elektrofahrzeug nutzt für das Energiemanagement Chips des Silicon Saxony Mitgliedes
Infineon.

Stärke Vernetzung sichert Zukunftsfähigkeit des Standortes
Die starke Vernetzung der Industrien unter dem Dach des Branchennetzwerks fördert die
Kooperation der ansässigen Unternehmen, die nun nicht mehr einzeln agieren, sondern
zunehmend Gemeinschaftsprojekte umsetzen. "Durch diese Zusammenarbeit steigt die
Innovationskraft am Standort – und damit bleiben sächsische Technologien auch in Zukunft
wettbewerbsfähig", erklärt Esser die Vorteile der Kooperationen. Dass eine solche
spartenübergreifende Zusammenarbeit erfolgreich ist, zeigt das sächsische Spitzencluster
"Cool Silicon". Hier arbeiten Forscher und Wissenschaftler aus den Bereichen Mikro- und
Nanoelektronik, Photovoltaik, Software, Sensorik sowie Mobilfunk- und Nachrichtentechnik
gemeinsam an energieschonenden Technologien für die Informations- und
Kommunikationstechnologien (IKT).

Branchenverband feiert 10jähriges Bestehen
Bereits am 8. März 2011 feiert Silicon Saxony sein zehnjähriges Jubiläum mit einem großen
Festakt. Als sich die sächsische Halbleiterbranche 2000 zusammenschloss, ahnte niemand,
wie erfolgreich sich der Standort entwickeln würde. Heute steht "Made in Silicon Saxony"
für Spitzenforschung, Qualität und Innovationskraft, aus ursprünglich 20 wurden 284
Mitglieder. "Mittlerweile steht ‚Silicon Saxony‘ für Leistungsfähigkeit und Kooperation
über die Grenzen der klassischen Mikroelektronik-Industrie hinaus", so Esser. "Diese
Entwicklung und eine vielversprechende Zukunft feiern wir mit 350 Gästen, Unternehmern und
Forschern der Branche", sagt Esser abschließend.

Fortschritt und schlechte Bedingungen im Reich der Mitte als Gründe
 
Chinesischer Drache: US-Experten sehen Sinkflug (Foto: pixelio.de, Cornerstone)

Wien (pte003/25.07.2012/06:00) – Das US-Magazin Forbes prophezeit das Platzen der Produktions-Blase in China. Steigende Löhne, Angst vor Diebstahl geistigen Eigentums und die Zeitverschiebung treiben zunehmend Produktionskapazitäten zurück in die USA. Zudem ermögliche der technische Fortschritt auf dem Gebiet der Robotertechnik in Zukunft eine Produktion in den USA, die billiger ist als jene in China. Dabei wandern allerdings keine Jobs zurück in die USA: Die Arbeitsplätze werden von effizienten Maschinen übernommen. Diese Entwicklungen bedrohen angeblich den Wirtschaftsaufschwung im Reich der Mitte.

Für Ausländer weiterhin attraktiv

Diese These stößt nicht überall auf Zustimmung. "Das Abziehen von Produktionskapazitäten westlicher Unternehmen im großen Stil wird nicht passieren. Der Markt in China ist nach wie vor sehr attraktiv für ausländische Firmen. Auch als Zulieferer für günstig hergestellte Komponenten ist China nach wie vor wichtig. Eine Gefahr für ausländische Produktionsstätten in China kann allerdings ausufernder Protektionismus durch die Regierung werden, der fairen Wettbewerb verhindert", sagt Margot Schüller vom GIGA-Institut für Asien-Studien http://giga-hamburg.de gegenüber pressetext.

Die steigenden Lohnkosten, die Forbes als abschreckend sieht, sind von der Regierung so gewollt. "Die Lohnkosten steigen in China, insbesondere in bestimmten Regionen wie Peking, Shanghai oder dem Perlflussdelta. Das ist von der Regierung als Teil eines Maßnahmenpakets zur Stärkung der Binnennachfrage und damit des Wachstums so gewollt. Dies kennzeichnet auch die derzeit angestrebte Übergangsphase von der Lowtech- zur Hightech-Wirtschaft, die andere Volkswirtschaften ebenfalls durchlebt haben", erklärt Schüller.

Dass einige US-Firmen wie Ford, Catterpillar oder Dow Chemicals ihre Produktion wieder in die USA verlegen, muss kein Zeichen für einen dementsprechenden Trend sein. Die Angst vor dem Diebstahl geistigen Eigentums ist in China ein kalkuliertes Risiko. "Dass einige Firmen ihre Produktionsstätten abziehen, ist normal. Einige machen gute Erfahrungen, andere schlechte. Die chinesische Regierung hat sich im Austausch von Marktzutritt gegen Technologietransfer gut positioniert. Die ausländischen Unternehmen wissen, dass Technologietransfer von ihnen verlangt wird", sagt die Asien-Expertin.

Roboter und 3D-Druck als Bedrohung

Technologischer Fortschritt in der Fertigungstechnik wird als mögliche Gefahr für chinesische Fließbandarbeiter gesehen. Wenn Maschinen in den USA günstiger produzieren als Arbeiter in China, müssen Unternehmen reagieren. Allerdings muss auch die Rolle aufstrebender chinesischer Unternehmen bedacht werden: "Chinesische Unternehmen sind vor allem an Kooperation mit ausländischen Hightech-Unternehmen interessiert, sowohl in China als auch bei ihren Auslandsinvestitionen. Beispiele für ein erfolgreiches technologisches ’spill over‘ sind die Automobil- und Elektronikindustrie. Diese Industrien sind international zunehmend wettbewerbsfähig und werden mittelfristig – nachdem sie Erfahrungen in anderen Märkten gesammelt haben – verstärkt auch in Europa präsent sein", so Schüller.

Noch liegt der Anteil ausländischer Unternehmen an Chinas Hightech-Exporten zwar bei über 60 Prozent, er wird in den nächsten Jahren aber weiter schwinden. Es ist auch längst nicht mehr bloß die Endfertigung, die in China passiert. Auch die Komponenten werden zunehmend im Reich der Mitte produziert. "Schon im vorigen Fünfjahresplan hat die chinesische Regierung Investitionen in eigene Innovationen als Ziel festgelegt. Durch die Krise bekam das Wirtschaftswachstum aber Priorität", sagt Schüller.

Trotzdem sieht Forbes die chinesische Wirtschaft durch längerfristige Trends in Gefahr. Neue Produktionstechniken wie 3D-Druck erlauben es Konsumenten mittelfristig, ihre eigenen Designs zu verwirklichen. Viele Produkte müssen dann nicht mehr zusammengesetzt werden, was den Bedarf an chinesischen Arbeitern senkt. Die Produktion würde dann wieder lokal passieren, nahe bei Rohstoffen und Konsumenten. Eine Fertigung in China wäre nicht rentabel. Selbst in diesem Szenario hat China aber einen Trumpf in der Hand. Durch die Masse an potenziellen Konsumenten könnte es sich bei lokaler Produktion kein Unternehmen erlauben, auf eine Produktion im Riesenreich zu verzichten.

Lebende Zelle kann grünen Laser erzeugen
Eiweiß GFP entscheidend – Licht produzierende Qualle als Vorbild
 
Zelle: Lebendiges erzeugt Laserstrahl (Foto: massgeneral.org)

Boston (pte016/27.02.2012/12:30) – Forschern des Wellman Center for Photomedicine des Massachusetts General Hospital http://massgeneral.org ist es erstmals gelungen, lebende Zellen dazu zu bringen, Laser zu erzeugen. Zwar misst der Laser nur 20 Millionstel Meter, trotzdem ist damit ein Durchbruch gelungen, berichtet die BBC. Als Vorbild dienten Zellen, die einer Qualle entnommen wurden und ein Licht produzierendes Enzym absondern können. Die nun entwickelten Zellen geben, wenn sie schwachem blauen Licht ausgesetzt sind, einen gezielten grünen Laserstrahl ab.

Breite Anwendungspalette

Mögliche Anwendungsgebiete für die Zellen sind Hightech-Mikroskope und lichtbasierte Therapien. Den Experten gelang es zum ersten Mal, lebende Zellen dazu bringen, einen Laser zu erzeugen. Der Schlüssel zu den Forschungen ist das sogenannte Green Fluorescent Protein (GFP), ein lichterzeugendes Eiweiß, das ursprünglich bei Quallen gefunden und in der Wissenschaft bereits ausführlich untersucht wurde.

Die Forscher haben nun Zellen einer menschlichen Niere dazu gebracht, das GFP zu erzeugen. Die Zellen wurden zwischen zwei Spiegeln platziert, um sie mit Licht fluten zu können. Werden sie blauem Licht ausgesetzt, geben die genetisch modifizierten Zellen grünes Laserlicht ab. Die Zellen werden dabei nicht beschädigt und bleiben lebendig. Sobald das Protein zerstört werde, heilt sich die Zelle von alleine, so die Forscher.

Elegante Kettenbildung: Münsteraner lösen chemisches Problem mithilfe der Nanotechnologie

Physiker entwickeln gemeinsam mit Chemikern einfaches und energieeffizientes Verfahren zur Erzeugung langkettiger linearer gesättigter Polymere / Publikation in "Science". Wie bringt man kurze Ketten aus reaktionsträgen, linearen ("spaghettiförmigen") Kohlenwasserstoffmolekülen dazu, eine einzige lange Kette zu bilden? Für Chemiker ist das ein schwieriges und seit Langem bekanntes Problem. Sie können solche Ketten nur mühsam und mit einem sehr hohen Energieaufwand erzeugen.
Münstersche Wissenschaftler vom Center for Nanotechnology (CeNTech) und der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) haben nun mithilfe eines nanotechnologischen Ansatzes eine elegante Lösung gefunden. Bei dem neuen Verfahren verknüpfen sich Kohlenwasserstoffketten "von selbst" an ihren Enden miteinander und erzeugen lange Molekülketten, sogenannte langkettige lineare gesättigte Polymere. Das Verfahren funktioniert einfach und ohne großen Energieaufwand. Die Forscher berichten in der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachmagazins "Science" von ihrer Entdeckung.

Die Physiker vom CeNTech und vom Physikalischen Institut der WWU – ein Team um Dr. Dingyong Zhong, Professor Harald Fuchs und Professorin Lifeng Chi – haben einen nanotechnologischen Trick eingesetzt: Extrem feine Goldkanäle, die kaum breiter sind als die Kohlenwasserstoffketten, zwingen die Moleküle, sich alle entlang der gleichen Achse auszurichten. Da die Moleküle sich nur gestreckt innerhalb der Kanäle vor- und zurückbewegen können, treffen die Enden automatisch frontal aufeinander, "kleben" zusammen und bilden lange Ketten – lineare Polymere. Was auf diese Weise einfach klappt, ist mit herkömmlichen Methoden ein Problem. Denn dass sich aus den kurzen Ketten eine lange bildet, ist eigentlich unwahrscheinlich, ähnlich wie bei Spaghetti, die in einem Topf auf dem Herd schwimmen. Selbst wenn die Enden der Nudelschnüre sehr klebrig wären, würden nur sehr selten zwei Enden zufällig genau frontal aufeinandertreffen und zusammenkleben. Dass sich eine sehr lange Spaghetti-Kette bildet, wäre kaum zu erwarten.

Die Goldkanäle entstehen bei leichter Erwärmung des Metalls von selbst. Diese sogenannte Selbstorganisation macht das Verfahren sehr einfach – die Oberfläche muss nicht aufwendig von den Wissenschaftlern strukturiert werden. Ein weiterer Clou: Die Goldatome aktivieren die Kohlenwasserstoffketten, machen sie also für die Reaktion bereit. Normalerweise sind die von den Forschern eingesetzten Kohlenwasserstoffketten reaktionsträge. Sie reagieren also kaum von selbst mit anderen Molekülen. Nach herkömmlichen Methoden müssen Chemiker zur Aktivierung zunächst viel Energie einsetzen, in der Regel sehr hohe Temperaturen. Mit dem neuen Verfahren wird diese Energie gespart.

Damit das Verfahren funktioniert, muss es unter Ultrahochvakuumbedingungen stattfinden, und es sind sehr saubere Goldoberflächen nötig. Die langen Kanäle in den Goldoberflächen haben einer Breite von nur etwas über einem Nanometer, also einem millionstel Millimeter. "In der Fachwelt spricht man bei diesen Strukturen auch von einem eindimensionalen ‚Confinement‘, das die Stoffe, die miteinander chemisch reagieren, in eine bestimmte räumliche Position bringt", erläutert Harald Fuchs. "So tritt, wie in diesem Fall, im Wesentlichen nur die gewünschte Reaktion an den Kettenenden auf."

Für den Erfolg der Arbeit war die enge Zusammenarbeit der Physiker mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gerhard Erker vom Organisch-Chemischen Institut der WWU entscheidend. Um die Ergebnisse abzusichern, waren zahlreiche Kontrollversuche erforderlich. Dazu hat die Arbeitsgruppe von Gerhard Erker in Kooperation mit dem CeNTech-Team speziell synthetisierte Moleküle bereitgestellt. So konnten die Forscher zum Beispiel demonstrieren, dass bei Molekülen mit nur jeweils einem reaktiven ("klebrigen") Ende tatsächlich wie erwartet nur kurze Ketten aus genau zwei Molekülen auftreten – ein Beleg dafür, dass das Verfahren funktioniert und die chemische Reaktion steuerbar ist. Darüber hinaus konnten die Münsteraner ihre Ergebnisse mit theoretischen Rechnungen untermauern.

"Die Ergebnisse sind ein wunderbares Beispiel dafür, wie eine geschickte Kombination von Nanowissenschaften und organischer Chemie neue Wege der energieschonenden Erzeugung von linearen gesättigten Polymeren ermöglicht", betont Harald Fuchs. "Diese Polymere sind Materialien, die für die Industrie von großem praktischem Interesse sind." So könnten sie beispielsweise der einfachen und kostengünstigen Herstellung hochwertiger Kunststoffe dienen.