Anders als fiktive Laserschwerter interagieren reale Laserstrahlen nicht miteinander, wenn sie sich kreuzen – es sei denn, die Strahlen treffen sich in einem geeigneten Material, das eine nichtlineare Licht-Materie-Wechselwirkung ermöglicht. In einem solchen Fall kann die Wellenmischung zu Strahlen mit veränderten Farben und Richtungen führen. Wellenmischungsprozesse zwischen verschiedenen Lichtstrahlen sind ein Eckpfeiler des Bereichs der nichtlinearen Optik, der seit der breiten Verfügbarkeit von Lasern fest etabliert ist. In einem geeigneten Material, z.B. bestimmten Kristallen, können sich zwei Laserstrahlen gegenseitig „spüren“….
Vorhersage von Moleküleigenschaften durch Lösen der Schrödinger Gleichung am Supercomputer. Die rechnergestützte Chemie nutzt heute unserem Gehirn nachempfundene künstliche neuronale Netze, um an Supercomputern Moleküle mitsamt ihren Eigenschaften bestimmen zu können. Ein Team um Chemiker Philipp Marquetand und Mathematiker Philipp Grohs von der Universität Wien hat nun eine neue fundamentale Methode vorgestellt, die die Rechenzeiten für diese höchst langwierigen, kostenaufwendigen Rechnungen maßgeblich reduziert. Die Studie erschien jüngst in der Fachzeitschrift “Nature Computational Science”. Die Schrödinger Gleichung beschreibt das quantenmechanische Verhalten…
Friedhelm Loh Group mit neuer Ausgabe der be top Die Ziele der digitalen Transformation in der Industrie sind klar definiert. Es geht um mehr Transparenz, Wissen und Geschwindigkeit im Betrieb. Was bedeutet das für Fertigungsleiter und für Verantwortliche von Maschinen und Anlagen? Die neue Ausgabe des be top Kundenmagazins der Friedhelm Loh Group gibt Antwort und stellt Erfahrungen aus der Praxis sowie Lösungen von Rittal, Eplan, Cideon und German Edge Cloud (GEC) vor, die zeigen, was Kunden auf dem Weg…
Weltweit erstmals: Forschenden der Universitätsmedizin Göttingen und des Institute for Bioengineering of Catalonia in Spanien ist es gelungen, das Gehör in vivo durch Licht zu stimulieren – ohne eine genetische Manipulation. Veröffentlicht in der renommierten Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society (JACS). Innenohr-Prothesen oder sogenannte Cochlea-Implantate (CI) werden seit vielen Jahren erfolgreich für die Wiederherstellung des Hörens bei Gehörverlust eingesetzt. Die begrenzte spektrale Auflösung bisheriger CIs macht aber Betroffenen das Verstehen von Sprache im Hintergrundgeräusch und das Hören von…
Eine schlichte Silikonfolie drückt auf glatten Touch-Displays eine virtuelle Tastatur fühlbar gegen den Finger seines Benutzers. Wird die Folie wie eine zweite Haut am Körper getragen, etwa in einem Arbeitshandschuh, wird sie zum Sensor für die Technik und gibt dem Träger zudem durch Klopfen, Vibrieren oder Druck haptisch Feedback. Das Forschungsteam von Professor Stefan Seelecke an der Universität des Saarlandes zeigt auf der Hannover Messe vom 30. Mai bis 2. Juni, wie smarte Oberflächen zu neuen Schnittstellen von Mensch und…
Der vermehrte Einsatz von Kunstdünger und Mist aus der Tierhaltung bringen mehr Ammoniak in die Atmosphäre. Während des asiatischen Monsuns wird Ammoniak, das von landwirtschaftlich genutzten Gebieten stammt, verstärkt in die obere Troposphäre transportiert. Dort beschleunigt der Luftschadstoff die Bildung von Partikeln und damit die Entstehung von Wolken. Das zeigen Experimente eines internationalen Forschungsteams am CERN bei Genf, an dem der Ionenphysiker Armin Hansel von der Universität Innsbruck und der Aerosolphysiker Paul Winkler von der Universität Wien beteiligt waren. Ob…
Indopazifische Grosse Tümmler reiben sich vom Schnabel bis zur Schwanzflosse an Korallen. Forscherinnen der Universitäten Zürich und Giessen belegen nun, dass die von den Delfinen speziell ausgesuchten Korallen biofunktionelle Eigenschaften aufweisen. Das deutet darauf hin, dass die Delfine die wirbellosen Meerestiere zur Behandlung ihrer Symptome nutzen können. Vor dreizehn Jahren beobachtete Angela Ziltener, Wildtierbiologin an der Universität Zürich, erstmals Delfine, die sich im nördlichen Roten Meer vor der Küste Ägyptens an Korallen rieben. Ihr und ihrem Team fiel auf, dass…
Wie entstehen Krebserkrankungen? Wie verändert die zelluläre Zusammensetzung eines Tumors dessen maligne Eigenschaften? Diese Fragen sind entscheidend, um Krebserkrankungen zu verstehen und um eine dauerhafte Heilung zu finden. Ein deutsch-dänisches Team unter der Leitung von Professor Matthias Mann hat nun eine wegweisende Technologie entwickelt, „Deep Visual Proteomics“. Diese stellt Forschenden und Klinikern Protein-basierte Informationen zur Verfügung und hilft Krebserkrankungen, unter Auflösung einzelner Zelltypen, zu verstehen. Die Technologie ist in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology beschrieben und demonstriert ihr Potenzial in einer…
Neue energieeffiziente IT-Bauelemente arbeiten häufig nur bei extrem tiefen Temperaturen stabil. Daher kommt es entscheidend auf eine sehr gute Wärmeisolierung solcher Elemente an. Ein Team am HZB hat nun nanoporöse Silizium-Aluminium-Proben hergestellt, in welchen Poren und Nanokristallite die Wärmeleitfähigkeit drastisch reduzieren. Die Gruppe hat zudem ein Modell für die Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit entwickelt, das anhand von Messdaten zur Mikrostruktur der Proben und deren Wärmeleitfähigkeit bestätigt wurde. Damit liegt erstmals eine Methode für die gezielte Entwicklung von komplexen porösen Materialien mit…
Topologische elektronische Zustände sind entgegen bisheriger Annahmen in fast jedem bekannten Material vorhanden, wenn man zulässt, dass die Zahl der Elektronen im Material leicht variiert wird. Dieser Satz fasst die allgegenwärtige Bandtopologie gut zusammen – ein Konzept, das diese Woche Thema eines von einem internationalen Forscherteam verfassten Artikels in „Science“ ist. Das Team, zu dem Mitglieder des MPI CPfS gehören, zeigt dort auf, dass die Ergebnisse der Überprüfung früherer experimenteller Daten auf übersehene topologische Merkmale nahelegen, dass das jahrhundertealte Gebiet…
Glukose als Energiequelle für medizinische Implantate und Sensoren. Traubenzucker, auch Glukose genannt, ist der wichtigste Energielieferant in unseren Körper. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) wollen den Zucker im Körper nun auch als Energiequelle für medizinische Implantate nutzen. Sie haben eine Glukose-Brennstoffzelle entwickelt, die den Zucker in Elektrizität umwandelt. Medizinische Implantate wie etwa Sensoren zur Messung der Vitalfunktionen, Elektroden zur Hirntiefenstimulation bei Parkinson oder auch Herzschrittmacher benötigen zuverlässige und möglichst kleine…
Die Bauindustrie verbraucht große Mengen energetischer Ressourcen und produziert Tonnen an Abfällen. Dass der Gebäudesektor schon heute mit einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft vereinbar ist, wollen Studierende und Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bei dem Hochschulwettbewerb Solar Decathlon Europe 21/22 zeigen. Das interdisziplinäre Team „RoofKIT“ widmet sich dabei Gebäudedächern als bisher ungenutzte Flächenressource. Nach einer zweijährigen Planungsphase startete am 19. Mai 2022 der Aufbau der Demonstrationseinheit auf dem Solar Campus in Wuppertal. Die Bauindustrie verbraucht große Mengen energetischer Ressourcen und…
Ein neuer Roboter ist in der Lage, sich in weniger als einer Sekunde von einer Unterwasserdrohne in eine fliegende Drohne zu verwandeln. Der Roboter verfügt ausserdem über eine vom Schiffshalter-Fisch inspirierte Saugscheibe, mit der er sich an nasse oder trockene, sich bewegende Objekte anheften kann, um erhebliche Mengen an Energie zu sparen. Die Drohne ist für die biologische und ökologische Überwachung von Meeresökosystemen konzipiert, etwa zur Untersuchung der Umweltverschmutzung auf hoher See, wie die Wissenschaftler der «Beihang University», des «Imperial…
Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität München in Zusammenarbeit mit der Stanford University haben erstmals mit Hilfe von Laserlicht den Ort von lichtinduzierten Reaktionen auf der Oberfläche von Nanopartikeln gesteuert. Starke elektromagnetische Felder auf Nanopartikeln zu kontrollieren ist der Schlüssel, um auf deren Oberflächen gezielt molekulare Reaktionen auszulösen. Eine solche Kontrolle über Starkfelder erreicht man über Laserlicht. Zwar wurden in der Vergangenheit eine laserinduzierte Entstehung und Brechung von molekularen Bindungen auf Nanopartikeloberflächen beobachtet, doch eine nanoskopische optische Kontrolle…
Forscher*innen haben die Funktion eines Gens entschlüsselt, das essentiell für die Bildung von Nervenstrukturen im Kopf von Wirbeltieren und ihrer Wahrnehmung der Umwelt ist. Dieses Gen spielt auch in den wirbellosen Manteltieren eine ähnliche Rolle, weshalb es wahrscheinlich auf den ausgestorbenen gemeinsamen Vorfahren dieser Tierstämme zurückgeht. An der Studie, die im renommierten Journal Nature publiziert wurde, war auch das Team von Ute Rothbächer am Institut für Zoologie der Universität Innsbruck maßgeblich beteiligt. Einen Kopf zu haben, ist ziemlich vorteilhaft. Was…
Die Steuerung von elektrischen Signalen mithilfe einzelner Moleküle ermöglicht die Miniaturisierung von Transistoren in integrierten Schaltkreisen bis auf die atomare Ebene. Dieses Forschungsgebiet der molekularen Elektronik ebnet nicht nur den Weg für die nächste Generation von ultra-leistungsfähigen Computern, sondern auch für ganz neue elektronische Systeme und Methoden. Die kooperierenden Forschungsgruppen der Jacobs University Bremen und der chinesischen Wuhan University of Science and Technology haben nun eine Methode zur Messung der Leitfähigkeit einzelner pharmazeutischer und biologischer Moleküle entwickelt. Die Ergebnisse ihrer…
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