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Mehr Zuverlässigkeit von elektronischen Komponenten und Systemen durch Reduzierung der Fehlerrate entlang der Wertschöpfungskette: Mit diesem Ziel arbeiten 79 Partner aus 14 europäischen Ländern unter der Federführung der Infineon Technologies AG im Forschungsprojekt »IREL 4.0« zusammen. Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS entwickelt darin neue Konzepte und Methoden für die physikalische Fehleranalyse und das Erstellen von Versagensmodellen. Das Konsortium bereitet damit den Weg für Technologien wie das autonome Fahren und stärkt die Wettbewerbsposition der deutschen und europäischen…

Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik haben die Quantenmechanik mit Hilfe der Wasserstoffspektroskopie einem neuen bis dato unerreichten Test unterzogen und sind der Lösung des bekannten Rätsels um den Protonenladungsradius damit ein gutes Stück nähergekommen. Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) ist es gelungen, die Quantenelektrodynamik mit bis dahin unerreichter Genauigkeit auf 13 Nachkommastellen zu testen. Die neue Messung des 1S-3S Übergangs im atomaren Wasserstoff ergibt einen Protonenradius fast doppelt so genau wie alle bisherigen Wasserstoffmessungen. Dieses Ergebnis bringt die Wissenschaft…

Aufwendigere Modelle haben bei der Darstellung atmosphärischer Veränderungen die Nase vorn. Ozon in der Stratosphäre schützt nicht nur das Leben auf der Erde vor gefährlicher UV-Strahlung. Es kann auch die Dynamik der Atmosphäre und damit letztendlich das Wettergeschehen in der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, beeinflussen. Eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigt jetzt, dass eine präzise, aber auch aufwendige Berechnung von Ozonwerten in Atmosphären-Ozeanmodellen notwendig ist, um Veränderungen des Jetstreams auf der Südhalbkugel nachvollziehen zu können. Die…

Biowerkstoffe sind ein wichtiger Baustein bei der Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) fördert seit Oktober die Entwicklung einer Auto-Karosserie mit einem hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI und der HOBUM Oleochemicals GmbH wollen einen Bioverbundwerkstoff aus Pflanzenfasern und pflanzenölbasierten Harzsystemen entwickeln, der industriell zu Karosseriebauteilen verarbeitet werden kann. Mit dem Bioconcept-Car als Testmodul optimieren sie die technische Performance der Bauteile bis zur serienreifen Straßenzulassung. Über das Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe…

Die Freigeist-Nachwuchswissenschaftlergruppe der TU Dresden unter Leitung von Chemikerin Dr. Juliane Simmchen hat erstmals ein beeindruckendes Verhalten von synthetischen Mikroschwimmern untersucht: sobald die photokatalytischen Partikel eine beleuchtete Zone verlassen, drehen sie sich selbstständig und schwimmen zurück ins Licht. Diese vielversprechende Beobachtung und ihre Analyse wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Soft Matter als „Emerging Investigator“-Artikel veröffentlicht. TU Dresden Freigeist-Fellow Dr. Juliane Simmchen untersucht in ihrer multidisziplinären Nachwuchsforschergruppe die Bewegung von synthetischen Mikroschwimmern in Flüssigkeiten. Ihr Ziel ist es, dass diese unbelebten…

Die unter Führung der TU Chemnitz entwickelte neuartige additive Produktion für die Kernkomponenten einer Brennstoffzelle wurde mit „Best Innovation 2020 Award“ ausgezeichnet Die Professur Alternative Fahrzeugantriebe (Prof. Dr. Thomas von Unwerth) der Technischen Universität Chemnitz wurde am 24. November 2020 mit dem „Best Innovation 2020 Award“ des „Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking“ der Europäischen Union (EU) für die Entwicklung einer neuartigen additiven Produktion für die Kernkomponenten einer Brennstoffzelle – die sogenannte Catalyst Coated Membrane (CCM) – ausgezeichnet. Die EU-Initiative…

Besitzen dominante Individuen ein Monopol über Ressourcen, entscheiden Geierperlhühner demokratisch Viele Tiergruppen entscheiden ähnlich wie bei Abstimmungen, wohin sie gehen. Dabei entscheiden nicht nur die Alpha-Tiere, wohin die Gruppe als Nächstes geht, sondern alle Gruppenmitglieder haben das gleiche Mitspracherecht. Doch bei vielen in stabilen Gruppen lebenden Arten wie zum Beispiel Primaten und Vögeln monopolisieren die dominanten Gruppenmitglieder oft beispielsweise die reichsten Nahrungsgebiete und den Zugang zu Geschlechtspartnern. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie und des Cluster of Excellence Centre for the…

In den letzten 40.000 Jahren haben sich Eisschilde, die Tausende Kilometer voneinander entfernt sind, durch Veränderungen des Meeresspiegels gegenseitig beeinflusst. Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Beteiligung der Universität Bonn verglich Modellierungen von Eisschildveränderungen während des jüngsten Eiszeitzyklus mit neu verfügbaren geologischen Aufzeichnungen. Die Studie unter der Leitung von Natalya Gomez von der McGill-Universität in Montreal (Kanada) zeigt erstmals, dass in diesem Zeitraum Veränderungen des antarktischen Eisschildes im Süden durch schmelzenden Eisschilde in der nördlichen Hemisphäre beeinflusst wurden. Die Ergebnisse sind nun…

Geisterteilchen sind Beweis für sekundären Fusionsprozess, der unsere Sonne antreibt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Borexino-Kollaboration haben den ersten experimentellen Beweis für das Auftreten des sogenannten CNO-Zyklus in der Sonne erbracht: Sie konnten charakteristische Neutrinos, die bei diesem Fusionsprozess entstehen, direkt beobachten. Dies ist ein wichtiger Meilenstein hin zu einem vollständigen Verständnis der Fusionsprozesse in der Sonne. Mehr noch: Während der CNO-Zyklus in der Sonne eine untergeordnete Rolle spielt, ist er in Sternen, die wesentlich schwerer und damit heißer sind als…

Brotweizen ist enorm anpassungsfähig an unterschiedliche regionale Bedingungen. Entstanden ist seine grosse genetische Vielfalt insbesondere durch die Einkreuzung zahlreicher Chromosomen-Fragmente aus Wildgräsern. Das zeigen die Genomsequenzen von zehn Weizensorten aus vier Kontinenten, die ein internationales Konsortium mit Beteiligung von Forschenden der Universität Zürich nun entschlüsselt hat. Eine Brotweizensorte, die in der Schweiz prächtig gedeiht, bleibt in Indien ein kümmerliches Gras. Diese Anpassungsfähigkeit an regionale Klimabedingungen und Umweltfaktoren macht Weizen zur weltweit wichtigsten Kulturpflanze. Er wird seit rund 8‘000 Jahren angebaut….

Die Analyse biomedizinischer Bilddaten durch Fachkräfte, zum Beispiel in der Zellmikroskopie ist nicht nur personalintensiv und kostspielig, sondern auch fehleranfällig. Durch maschinelles Lernen, sogenanntes Deep Learning, lassen sich Bilder zwar hardwareunabängig auswerten, aber die Auswahl und die Konfiguration eines geeigneten Deep-Learning-Modells ist aufwändig. Das Fraunhofer IPT entwickelt jetzt gemeinsam mit Partnern ein Softwaretool, das verschiedene Bilddaten automatisiert vorverarbeitet, sodass biologische Fachkräfte ein geeignetes Modell direkt auswählen und nutzen können. Die Anwendung von Deep-Learning-Modellen (DL) zur automatisierten Zellklassifizierung erfordert Expertise im…

Wissenschaftler aus Regensburg, Karlsruhe und Tainan haben herausgefunden, dass Elektronen in atomar dünnen Kohlenstoffschichten im Magnetfeld nicht mehr wie gewöhnlich auf Kreisbahnen, sondern entlang hexagonaler Bahnen laufen. Bewegen sich freie Elektronen im Magnetfeld, so werden diese auf Kreisbahnen, sogenannte Zyklotronbahnen, abgelenkt. Dieser seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannte grundlegende Mechanismus, der auf der Lorentzkraft beruht, fand beispielsweise früher in Bildröhren von Fernsehern breite Anwendung, wird in der Massenspektrometrie ausgenutzt und zwingt heute hochenergetische Elektronen in Teilchenbeschleunigern auf Kreisbahnen. Das gleiche…

Enzymatisches Photocaging zur Erforschung der Genregulation durch DNA-Methylierung Das Anknüpfen und Abspalten von Methylgruppen an die DNA spielt eine wichtige Rolle bei der Genregulation. Um diese Mechanismen genauer erforschen zu können, hat ein deutsches Team eine neue Methode entwickelt, mit der sich Methylierungsstellen gezielt blockieren und zeitlich definiert durch Bestrahlung mit Licht wieder freisetzen lassen (Photocaging). Wie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, wird das benötigte Reagenz in situ enzymatisch hergestellt. Obwohl sie sehr verschieden aussehen und vollkommen unterschiedliche Aufgaben…

Junges Jenaer Forschungsteam 
entwickelt Optik-Baukasten für Forschung und Ausbildung. Mikroskope, die biologische Prozesse sichtbar machen, kosten viel Geld, stehen in Speziallaboren und erfordern hoch qualifiziertes Personal. Damit neue Ansätze für drängende Fragestellungen zu erforschen, etwa im Kampf gegen Infektionskrankheiten, ist vor allem Wissenschaftler*innen an gut ausgestatteten Einrichtungen vorbehalten. Ein Forschungsteam vom Jenaer Leibniz-Institut für Photonische Technologien, der Friedrich-Schiller-Universität und dem Uniklinikum Jena hat einen optischen Baukasten entwickelt, mit dem sich für wenige Hundert Euro Mikroskope bauen lassen, die so hochauflösende…

Wissenschaftler:innen klären die Struktur von glasbildenden Proteinen in Schwämmen auf. Schwämme gehören zu den ältesten Tierarten der Erde, die in vielen verschiedenen Gewässern leben, von Seen bis hin zu tiefen Ozeanen. Bemerkenswert ist, dass das Skelett einiger Schwämme aus einem Netzwerk hochsymmetrischer Glasstrukturen besteht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Dresden und der Synchrotron Lichtquelle Schweiz am Paul Scherrer Institut in der Schweiz erstmals die dreidimensionale (3D) Struktur eines Proteins aufgeklärt, das für die Glasbildung in Schwämmen verantwortlich ist. Sie erklären,…

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München haben gemeinsam mit einer europäischen Forschungsgruppe eine neue tierversuchsfreie Methode entwickelt, um den toxischen Effekt von Nanopartikeln in der menschlichen Lunge vorauszusagen. Ziel ist es, damit die Entwicklung sichererer industrieller Materialien zu erleichtern. Über die Luft nehmen unsere Lungen täglich eine Vielzahl gefährlicher Partikel auf. Aufgrund ihrer geringen Größe können Nanopartikel besonders tief in die empfindlichen Alveolar-Regionen der Lungen eindringen und dort bereits bei erstmaligem Kontakt Entzündungen auslösen. Bei längerer Belastung der Lunge…