Wissenschaftler der Universität Paderborn entwickeln neue Methode zur Berechnung molekularer Zustände. Quantencomputer gehören zu den zentralen Zukunftstechnologien des 21. Jahrhunderts. Ihr Potenzial übertrifft selbst die besten Superrechner. Als leistungsfähiges Instrument haben sie sich insbesondere für die Lösung komplexer Rechenprobleme erwiesen – eine Aufgabe, bei der die klassische Hardware an ihre Grenzen stößt. Eine vielversprechende Anwendung für das Quantencomputing ist die Quantenchemie. Dabei wird beispielsweise die sogenannte elektronische Schrödinger-Gleichung gelöst, um die atomare Struktur von Materialien oder Molekülen vorherzusagen. In der…
Billige Sensoren, die in Smartwatches oder Staubsaugerrobotern für die Navigation eingesetzt werden, sind oft ungenau. Kombiniert man aber mehrere davon miteinander, kommen sie an teure Einzelsensoren heran. Dies fand ein vom Schweizerischen Nationalfonds unterstütztes Forschungsteam heraus. Sie befinden sich in Drohnen, Smartwatches, Staubsaugerrobotern und Joysticks. Sogar in U-Booten und Raumschiffen kommen sie vor und messen Bewegungen. Fachleute sprechen von Inertialsensoren für Drehraten und Beschleunigungen. Ihre Eigenschaft: Sie können die Position, die Geschwindigkeit oder die Richtung eines Objekts bestimmen. Die billigeren…
Am HZB wird ein Labor für automatisierte Röntgen-Tomographie an Festkörper-Batterien eingerichtet. Das Besondere: 3D-Daten während der Lade/Entladeprozesse (operando) können mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) rascher und vielseitiger ausgewertet werden. Das Bundesministerium für Forschung und Bildung fördert das Projekt „TomoFestBattLab“ mit 1,86 Millionen Euro. Röntgen-Tomographie ermöglicht es, direkt in eine Batterie hineinzuschauen und ihr während des Entladens und Beladens zuzuschauen. „Wenn etwa das Lithium beim Laden und Entladen zwischen Anode und Kathode hin und her wandert, dehnt sich möglicherweise das…
Wenn es schneller ist, einen Umweg zu machen. Die ideale autonome Navigation von Mikroschwimmern ist tatsächlich möglich, wie Forschende des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) zeigten. Im Gegensatz zur zielgerichteten Navigation wie beispielsweise bei Schiffen ist die Bewegung von Schwimmern auf der Mikroskala stark durch Fluktuationen gestört. Die Wissenschaftler*innen haben nun eine Navigationsstrategie für Mikroschwimmer entwickelt, die ohne permanente Intervention von außen auskommt. Ihre Erkenntnisse können zum Verständnis von Transportmechanismen im Mikrokosmos beitragen oder auch bei Anwendungen wie der…
TAZ-Protein schützt vor alternsbedingtem Funktionsverlust. Zum Schutz vor Infektionen ist ein gut funktionierendes Immunsystem unerlässlich. Mit zunehmendem Alter nimmt die Funktion des Immunsystems jedoch ab, was auch auf alternsbedingte Schäden in hämatopoetischen Stammzellen zurückzuführen ist. Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena haben nun herausgefunden, wie der Co-Aktivator des Hippo-Signalwegs, das TAZ-Protein, die Blutstammzellen vor dem Altern schützen und somit vor einem Funktionsverlust bewahren kann. Darüber hinaus altern die Blutstammzellen sehr heterogen. Neben alten Zellen findet man…
Mit der Elektrokatalyse von Wasser lässt sich elektrische Energie aus Sonne oder Wind zur Erzeugung von grünem Wasserstoff nutzen und so speichern. Ein Überblicksbeitrag in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie zeigt, wie moderne Röntgenquellen wie BESSY II die Entwicklung von passenden Elektrokatalysatoren vorantreiben können. Insbesondere lassen sich mit Hilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie die aktiven Zustände von katalytisch aktiven Materialien für die Sauerstoffentwicklungsreaktion bestimmen. Dies ist ein wichtiger Beitrag, um effiziente Katalysatoren aus günstigen und weit verbreiteten Elementen zu entwickeln. Grüner Wasserstoff ist…
Dornröschen im Eiswürfel: Bärtierchen können sich hervorragend an raue Umweltbedingungen anpassen. Bereits 2019 bewies Ralph Schill, Professor am Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme der Universität Stuttgart, dass anhydrobiotische (getrocknete) Bärtierchen viele Jahre ohne Wasseraufnahme unbeschadet überdauern können. Ob Tiere in gefrorenem Zustand schneller oder langsamer Altern oder das Altern gar zum Stillstand kommt, war bislang unklar. Das Rätsel ist nun gelöst: Gefrorene Bärtierchen altern nicht. Bärtierchen, auch Wasserbären genannt, gehören zur Familie der Fadenwürmer. Ihre Gangart erinnert an die…
Weil sie extrem stabil sind, spielen sogenannte „topologische Zustände“ in der Materialforschung eine wichtige Rolle. Nun gelang es erstmals, solche Zustände gezielt ein- und auszuschalten. Ein Donut ist kein Frühstücksbrötchen. Es handelt sich um zwei ganz eindeutig unterscheidbare Objekte: Das eine hat ein Loch, das andere nicht. In der Mathematik sagt man: Die beiden Formen sind topologisch unterschiedlich – man kann nicht eine davon durch kleine, kontinuierliche Verformung in die andere umwandeln. Der Unterschied zwischen ihnen ist also robust gegenüber…
ETH-Forschende züchten aus Stammzellen menschliches gehirnähnliches Gewebe und kartieren die Zelltypen, die in verschiedenen Hirnregionen vorkommen, sowie die Gene, die deren Entwicklung regulieren. Das hilft bei der Erforschung von Entwicklungsstörungen oder Nervenerkrankungen. Das menschliche Gehirn ist das wohl komplexeste Organ in der gesamten belebten Natur. Es fasziniert und beschäftigt die Forschung seit langem. Allerdings ist die Erforschung des Gehirns, insbesondere welche Gene und molekularen Schalter dessen Entwicklung regulieren und lenken, nicht ganz einfach. Bislang haben Wissenschaftlerinnen dazu Tiermodelle, vor allem…
Wissenschaftler der Uni Magdeburg entschlüsseln weitere Ursache für Entstehung zerstörerischer Dampfblasen in Flüssigkeiten. Ein Physikerteam um Dr. Patricia Pfeiffer und Prof. Claus-Dieter Ohl von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat eine weitere Ursache für die Entstehung von Dampfblasen in Flüssigkeiten gefunden. Der als Kavitation bekannte physikalische Effekt führt unter anderem zur Zerstörung von Schiffsschrauben oder Propellern, kann aber auch in der Medizin zum Abtragen von Tumoren oder der Zertrümmerung von Nierensteinen genutzt werden. Die Forschungsergebnisse zur Entstehung von Kavitation wurden soeben in…
Forschende der Universität Bern und des Inselspitals, Universitätsspital Bern, haben eine Screening-Methode entwickelt, um in der so genannten «Dunklen Materie» des Genoms neue Angriffspunkte für die Behandlung von Krebs zu entdecken. Sie wendeten ihre Methode auf den nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) an, dem tödlichsten Krebs, für den dringend wirksame Therapien gesucht werden. Sie konnten zeigen, dass die Hemmung identifizierter Angriffspunkte das Krebswachstum stark verlangsamen kann, und ihre Methode ist auf andere Krebsarten übertragbar. Krebs ist in der Schweiz die zweithäufigste Todesursache….
Ein von Max-Planck-Forscher Stefan Glöggler entwickeltes effizientes Kontrastmittelverfahren für die MRT-Bildgebung lässt darauf hoffen, Tumore anhand ihrer Stoffwechsel-Aktivität von gesundem Gewebe unterscheiden zu können. Die ForTra gGmbH für Forschungstransfer der Else Kröner-Fresenius-Stiftung (ForTra) sowie der Europäische Forschungsrat (ERC) stellen nun Fördermittel zur Verfügung, um das Verfahren für eine klinische Anwendung an Patient*innen weiterzuentwickeln. Krebszellen sind wahre Energiefresser, denn sie wachsen und teilen sich um ein Vielfaches schneller und häufiger als gesunde Körperzellen. Den daraus folgenden stark erhöhten Energiebedarf decken sie,…
Team des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung und der Technischen Universität Eindhoven untersuchen, wie Eisen zur Speicherung und zum Transport von Energie genutzt werden kann. Nachhaltige Energie kann aus Wind, Sonne und Wasser gewonnen werden. Solche erneuerbaren Energiequellen sind jedoch wetterabhängig: In Spitzenzeiten von Wind und Sonne wird überschüssige Energie erzeugt, die in Zeiten mit weniger Wind und Sonnenschein benötigt wird. Doch wie lässt sich diese überschüssige Energie effizient speichern und transportieren? Bislang gab es keine zuverlässige, sichere und kostengünstige Möglichkeit, eine…
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts in Plön haben gezeigt, dass Populationsstrukturen, die den Effekt von Selektion verstärken, nicht unbedingt auch zu einer höheren Fitness führen. Stattdessen ist entscheidend für eine Maximierung der Fitness, dass nachteilige Mutationen davon abgehalten werden, sich durchzusetzen. In der evolutionären Graphentheorie – einem Teilgebiet der theoretischen Biologie – wird untersucht, wie die Populationsstruktur die Wahrscheinlichkeit beeinflussen kann, dass eine Mutante eine Population übernimmt („fixiert“) und wie lange dies typischerweise dauert. In der Vergangenheit wurde dabei immer der Fall…
Das Kleinhirn ist vorwiegend dafür bekannt, Bewegungen zu steuern. Nun haben Forschende der Universität Basel herausgefunden, dass das Kleinhirn auch beim Erinnern von emotionalen Erlebnissen eine wichtige Rolle spielt. Die Studie erscheint im Fachjournal PNAS. Sowohl positive als auch negative emotionale Erlebnisse bleiben besonders gut im Gedächtnis abgespeichert. Dieses Phänomen ist überlebenswichtig, weil wir uns beispielsweise an Gefahrensituationen erinnern müssen, um sie künftig zu vermeiden. Aus bisherigen Studien wusste man, dass eine Hirnstruktur namens Amygdala, die für die Verarbeitung von…
Der Landeanflug von Passagierjets ist für Menschen und Umwelt oft eine Belastung. Das «DYNCAT»-Projekt, in dem Empa-Forschende mit weiteren Partnern in der Schweiz, Deutschland und Frankreich zusammenarbeiten, schafft die Grundlagen für Anflüge, die weniger Lärm und CO2-Emissionen verursachen – dank intelligenter Hilfssysteme für die Piloten. Der Anflug zur Landepiste eines Flughafens ist für Pilotinnen und Piloten eine echte Herausforderung: Reduzierung der Geschwindigkeit, Ausfahren von Landeklappen sowie Klappen auf den Flügeln, «Speed Brakes» genannt, und vieles mehr – und das alles…
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