Forscher enthüllen
warum die Krebse rot werden
Quantentheorie gibt Antwort auf unverstandene
Farbreaktion
Die Antwort auf die Frage, warum Krustentiere vor
dem Kochen schwarzblau sind und nach dem Kochen leuchtend rot sind,
haben holländische Forscher der Universität Leiden nun
herausgefunden. Mithilfe einer Technologie namens
Magnetresonanz-Spektroskopie konnten die Forscher um Francesco Buda
nachweisen, dass es zwei Moleküle sind, die miteinander
interferieren, berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature
http://www.nature.com .
Zwei Proteine spielen bei der interessanten Farbveränderung eine
Rolle: das Crustacyanin und das orangerote Karotin Astaxanthin. Die
Tiere sehen in lebendigem Zustand schwarzblau aus, weil sich das
Crustacyanin mit dem Astaxanthin verbindet und das ursprünglich rote
Astaxanthin durch die Bindung seine Lichtabsorption verändert. Rote
Pigmente absorbieren blaues und grünes Licht und reflektieren den
roten Teil im Farbspektrum. Mit der Hitze beim Kochen verändert
Crustacyanin seine Struktur, Astaxanthin-Pigmente fallen dann weg,
weil sie nicht mehr am Crustacyanin andocken können. Dann sieht das
Tier frisch rot aus.
Die Forscher haben gezeigt, dass Astaxanthin-Moleküle in den
Crustacyanin-Proteinen in Paaren gruppiert sind, die einander in
einer X-Form kreuzen. Diese Paarbildung, so zeigen die Berechnungen,
interferieren miteinander. Das führt auch dazu, dass ihre
Quantenenergiezustände sich verändern. Das ist auch der Grund, warum
sich die Wellenlänge des absorbierten Lichts ändert. Dass es so
lange gedauert hat, hinter die Lösung des Rätsels zu kommen, wundert
Buda, obwohl er einräumt, dass die Technologie erst in den
vergangenen Jahren dazu in der Lage gewesen ist. Die Erforschung von
Astaxanthin hat aber auch für die Humanmedizin größte Wichtigkeit,
denn das Protein ist ein hochwirksames Antioxidant, das in der
Medizin als Lieferant für nicht-wasserlösliche Medikamente in Frage
kommt. Untersuchungen haben gezeigt, dass Astaxanthin eine bis zu
550fach höhere Wirkung als Vitamin E hat, sowie eine zehnmal höhere
als Beta-Karotin. |
Forscher arbeiten an
Barcode für alle Tiere
Revolution der Taxonomie und besseres Verständnis
für Evolution
Wissenschaftler planen einen gigantischen Katalog
aller Lebewesen der Erde zu schaffen. Damit wollen die Forscher die
genetischen Unterschiede der einzelnen Spezies genau ausarbeiten.
Die Initiative
http://barcoding.si.edu ist bei der Internationalen Konferenz
für das Barcoding der Lebewesen vorgestellt worden. Die Daten werden
in einer riesigen Datenbank des Consortium for the Barcode of Life (CBOL)
gesammelt.
"Bis jetzt sind rund 1,7 Mio. Spezies bekannt. Die Wissenschaft geht
aber davon aus, dass es mindestens zehn bis 30 Mio. Tiere, vom
Plankton bis hin zum Blauwal, gibt", so Richard Lane,
wissenschaftlicher Direktor des Londoner Naturhistorischen Museums
http://www.nhm.ac.uk . Der Forscher glaubt, dass eine kurze
DNA-Sequenz schon ausreicht, jedes Lebewesen zu charakterisieren.
Die Gentests kosten pro Einheit nur 1,8 Dollar. Den Anfang sollen
Fische und Vögel machen.
In weitere Folge sollen Suchmaschinen wie Google bei der Eingabe
eines gewissen Lebewesens den Barcode mitliefern. Zusätzlich sollen
dann auch gleich Bilder und eine biologische Beschreibung
nachfolgen. Für die Zukunft, wenn Wissenschaftler mit Handhelds auf
Forschungsreisen gehen, sollen Spezies schnell erkannt werden,
berichten die Forscher. Dan Janzen von der University of
Pennsylvania vergleicht das System mit jenem eines Polizisten, der
anhand eines Autokennzeichens den Fahrzeughalter ausforschen kann.
Das soll dann bei der Erforschung von Lebewesen ähnlich sein.
Die Beschreibung aller Arten auf dem Planeten Erde würde, so die
Forscher, helfen fundamentale Fragen der Evolution und der Ökologie
zu verstehen. Weiters würde dies auch helfen, gezielte Möglichkeiten
für den Umweltschutz zu ergreifen. Das Barcoding-System soll das
Wissen der Taxonomie, die Systematik der Lebewesen, fundamental
erneuern. Die DNA-Sequenz, die für das Barcoding verwendet wird,
findet sich im Gen namens Cytochrome C Oxidase I (COI).
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Forscherin löst
"Erbgutverpackung" in Zellen
Innsbrucker Molekularbiologin erforscht
Chromatin-Modulation
Der Innsbrucker Molekularbiologin Alexandra Lusser
ist ein wesentlicher Schritt zum besseren Verständnis des
menschlichen Erbgutes gelungen. Die Forscherin hat gemeinsam mit
Wissenschaftlern der University of California in San Diego ein
spezielles Protein identifiziert, das für die "Verpackung" des
Erbguts in der Zelle von entscheidender Bedeutung ist. Besondere
Bedeutung haben die Erkenntnisse für das bessere Verständnis von
Krebs und Erbkrankheiten, berichtet die Innsbrucker Universität
http://www.i-med.ac.at .
Als lange Kette betrachtet kann die DNA mehrere Meter lang sein. Im
Zellkern ist aber nur sehr wenig Platz, deshalb muss die DNA
"verpackt" werden. Basische Proteine namens Histone, die um die DNA
herumgewickelt wird, können die Länge um das 50.000-Fache verkürzen.
Außerdem wird auf diese Weise eine übergeordnete Ebene der
Regulation geschaffen, die all jene Prozesse beeinflusst, die Zugang
zur DNA benötigen. Die Erforschung zur "Verpackungs"-Struktur namens
Chromatin hat sich in den vergangenen Jahren sehr stark
weiterentwickelt. Viele der Faktoren, die für die Modulation der
Chromatinstruktur verantwortlich sind, werden mit der Entstehung
einer großen Anzahl von Krebserkrankungen wie Leukämien, Brust- und
Lungenkrebs aber auch Erbkrankheiten wie dem Williams-Syndrom in
Verbindung gebracht. Die Prozesse, die die Packung der DNA und
Histone regulieren, spielen eine zentrale Rolle bei der Verdoppelung
der Chromosomen, bei Transkription, der Reparatur von DNA-Schäden
und bei der Rekombination des genetischen Materials.
Lusser ist es gemeinsam mit Forscherkollegen gelungen, ein
molekulares Motorprotein, CHD1, zu identifizieren und zu
charakterisieren, das die Packung der DNA und Histone im Reagenzglas
beschleunigt, so dass Chromatin entsteht, das dem natürlichen
Chromatin der Zelle sehr ähnlich ist. Die Forschungsarbeit, die
unter anderem vom US National Institute of Health (NIH) und von der
Volkswagenstiftung unterstützt wurde, erscheint in der kommenden
Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature Structural & Molecular
Biology
http://www.nature.com .
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US-Forscher entwickelt
neues Kalendersystem
Regelmäßige Wiederkehr der Wochentage in innovativem
Kalendarium
Um das Neudrucken des Kalenders ein für alle Mal zu
stoppen, hat ein US-Forscher ein völlig neues Kalendarium entwickelt.
Von Vorteil ist, dass jeder Tag im Jahr auf exakt den gleichen Wochentag
im darauf folgenden Jahr fällt. Im neuen Kalender haben nur die Monate
März, Juni, September und Dezember 31 Tage, alle anderen Monate nur 30,
berichtet das Wissenschaftsmagazin New Scientist
http://www.newscientist.com .
Der neue Kalender, der von Dick Henry, Physiker der Johns Hopkins
University in Baltimore unter dem Namen "Calendar-and-Time" (C&T)
entwickelt wurde, hat 364 Tage im Jahr auf 52 Wochen verteilt. Um den
fehlenden Tag im Jahreskalender zu ergänzen soll alle fünf oder sechs
Jahre eine Extra-Woche eingeschoben werden, die so genannte
"Newton-Woche". Der Physiker, dessen großes Vorbild Isaac Newton ist,
kann sich vorstellen, diese Newton-Woche als bezahlten Urlaub
freizugeben.
Dass Henrys Kalender nicht überall auf Gegenliebe stoßen wird, ist dem
Forscher selbst klar. Denn unter anderem fällt jeder Geburtstag auf
immer denselben Wochentag. Außerdem würden einige Geburtstage quasi ins
Wasser fallen, da es etwa keinen 31. Jänner mehr gibt. Für Menschen, die
in der Kalender- oder Zeitplanung beschäftigt sind, würde das neue
System jedenfalls eine Erleichterung bedeuten wie der Astronom und
Historiker Owen Gingerich von der Harvard University ausführt.
"Bisherige neue Kalendermodelle sind in erster Linie deshalb
gescheitert, weil sie an der Sieben-Tages-Woche gerüttelt haben", so der
Wissenschaftler. Gingerich betont, dass es außerdem bereits in der
Geschichte ziemlich lange gedauert habe, ehe sich der Gregorianische
Kalender wie er heute üblich ist, durchgesetzt hat. "England und die
Kolonien haben dieses Kalendarium erst 1752 eingeführt und waren damit
200 Jahre später dran als Rom".
Henrys Kalendarium könnte allerdings bereits am 1. Jänner 2006
angewendet werden, denn dieser Tag fällt sowohl nach dem alten, als auch
nach dem neuen Kalender auf einen Sonntag. Dass der Physiker auch bis
dahin nicht aufhört zu rechnen und Modelle zu schaffen, zeigt er anhand
eines anderen Vorschlags: der Einführung der Greenwich-Mean-Time (GMT)
für den gesamten Planeten. Danach würden die Menschen in den östlichen
Teilen der USA erst gegen 17 Uhr zu Mittag essen. "Menschen sind sehr
schnell anpassungsfähig, wenn es Vorteile gibt", meint der Forscher
dazu.
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Forscher entlarven schlampige Zitierpraxis
Literaturliste lang aber kaum gelesen
Eine Statistik
entlarvt Forscher als schlampige Berichterstatter. Demnach würden sie bei
ihren wissenschaftlichen Publikationen Kollegen, auf deren Arbeit ihre
Ergebnisse basieren, in der Literaturliste zwar angeben, die Originalarbeit
aber kaum lesen. Diese Entdeckung machten die Forscher Vwani Roychowdhury und
Mikhail Simkin von der University of California/Los Angeles
http://www.ucla.edu im
Zuge einer Untersuchung, wie sich Informationen über verschieden Netzwerke
ausbreitet. Der Ratschlag der Forscher: Zuerst lesen, dann zitieren.
In einer Zitat-Datenbank stellte das Forscherduo fest, dass beim Zitieren
häufig Druckfehler auftraten und diese meistens identisch waren. Dies legte
nahe, dass viele Wissenschaftler eine "Abkürzung" vornehmen, also die
Literaturreferenzangabe von einer anderen wissenschaftlichen Arbeit (Paper)
kopieren und den Quelltext nicht lesen. Simkin und Roychowdhury gingen darauf
hin der Frage nach, wie häufig derartige Abkürzungen sind und untersuchten
eine 1973 veröffentlichte Arbeit. Wie sich herausstellte, wurde das Paper
4.300 Mal in anderen wissenschaftlichen Arbeiten zitiert. Unter diesen 4.300
Verweisen waren 196 fehlerhafte Zitate. Prinzipiell wären unsagbar viele von
Fehlern möglich gewesen, aber es waren lediglich 45 verschiedene. Der
populärste Fehler erschien sogar 78 Mal, berichtet das Fachblatt New Scientist
http://www.newscientist.com .
Es scheint demnach so zu sein, dass 45 Wissenschaftler den Artikel tatsächlich
gelesen haben. Beim Zitieren machten sie Fehler und 151 andere Wissenschaftler
übernahmen diese Fehler. Demnach haben laut den US-Detektiven bis zu 77
Prozent der Forscher die Originalarbeit nicht gelesen.
Man könnte davon ausgehen, dass die Lage bei denjenigen, die richtig
zitierten, anders ist. Mit nichten, behaupten Roychowdhury und Simkin. Ein
eigens entwickeltes Modell zur Ausbreitung von Fehlern konnte die beobachtete
Häufigkeit der einzelnen Fehler nur dann erklären, wenn 78 Prozent aller
Zitate inklusive den richtigen, mit "copy and past" von einer Sekundärquelle
übernommen wurden. Das Problem ist aber nicht für diese 1973 veröffentlichte
wissenschaftliche Arbeit spezifisch, erklären die Forscher. Ähnlich fielen die
Ergebnisse anderer sehr berühmter Arbeiten aus. "Anscheinend vertrauen
Forscher anderen Wissenschaftler so sehr, dass die wesentliche Aussage der
Arbeit bedenkenlos übernehmen", schreiben die Forscher. Simkin und
Roychowdhury versprechen, dass sie alle in ihrem Paper zitierten Arbeiten auch
tatsächlich gelesen haben – inklusive Sigmund Freuds "Zur Psychopathologie des
Alltagslebens".
Paper im Web unter:
http://www.arxiv.org/ftp/cond-mat/papers/0212/0212043.pdf
Österreich nur Durchschnitt bei Forschungsaktivitäten
Fehlen
von Hochtechnologiesektoren hemmt Aufholprozess
Österreich
liegt bei der Forschungsquote im europäischen Mittelfeld. Dies berichtet das
Wifo http://www.wifo.ac.at
im heute, Mittwoch, veröffentlichten österreichischen Forschungs- und
Technologiebericht 2002. Demnach hat Österreich in den neunziger Jahren einen
Aufholprozess gestartet. Die Forschungsquote konnte zwar von 1,39 Prozent des
BIP 1990 auf 1,95 Prozent 2002 erhöht werden, doch nach wie vor besteht ein
deutlicher Rückstand gegenüber den führenden Ländern wie Finnland oder
Schweden. Die gesamte Forschungs- und Entwicklungsdynamik weist in diesen
Ländern noch immer besondere Wachstumsdynamik auf.
Laut Forschungsbericht würden heimische Unternehmen eine vergleichsweise
niedrige Bereitschaft zur Finanzierung und Durchführung von
Forschungsaktivitäten zeigen. Die Forschungsintensität gestaltet sich in den
einzelnen Industriezweigen sehr unterschiedlich. Der hohe Anteil
arbeitsintensiver Branchen an der gesamtösterreichischen Branchenstruktur und
eine Spezialisierung auf Produkte mit mittlerem Technologieniveau würden den
Aufholprozess hemmen. Vor allem Hochtechnologiesektoren sind in Österreich
stark unterpräsentiert. Patentanmeldungen erfolgen hauptsächlich in Sektoren
mit geringem technologischen Niveau. Auch im Bereich wissenschaftlicher
Publikationstätigkeiten erreicht Österreich nur einen Platz im Mittelfeld.
Forschungspreis für Entwicklung von Supraleitern
Züricher ETH-Professor gewinnt Braunschweig Preis 2001
Der Braunschweig Preis 2001 geht an das Forscherteam um Bertram Batlogg vom
ETH Zürich http://www.ethz.ch .
Zum Team gehören Christian Kloc und Jan Hendrik Schön von Bell Labs, dem
Forschungs- und Entwicklungsbereich von Lucent Technologies
http://www.lucent.de . Die
Wissenschaftler erhielten die mit 100.000 Mark dotierte Auszeichnung für die
Erforschung und Entwicklung von elektronischen und optoelektronischen
Bauelementen aus organischen Materialien.
Das Forscherteam hat durch die Entwicklung einer Reihe neuartiger
elektronischer Bauelemente die Silizium-Halbleitertechnologie ergänzt.
Wirtschaft und Forschung stehen mit den Ergebnissen neue technische und
wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeiten offen. Dazu gehören
Gebrauchsgegenstände des Alltags sowie die Herstellung neuartiger Supraleiter
- Materialien ohne elektrischen Widerstand.
Der Arbeitsgruppe war es gelungen, fußballförmige Kohlenstoffmoleküle aus
60 Atomen - die Buckyballs - bereits bei Temperaturen von minus 156 Grad
Celsius supraleitend zu machen. Durch das Einfügen von Chloroform und
Bromoform erhöht sich die elektronische Zustandsdichte, eine Eigenschaft, die
wesentlich die kritische Temperatur beeinflusst. Zusätzlich wurde das Material
mit Hilfe eines elektrischen Feldes mit Ladungsträgern angereichert. Mit
Buckyball-Molekülen als Supraleiter wird schon einige Zeit experimentiert.
Trotz intensiver Bemühungen wurde bisher eine Supraleitfähigkeit nicht über
minus 233 Grad Celsius erreicht.
Der Braunschweig Preis wird in zweijährigem Turnus international
ausgeschrieben. Mit diesem Preis unterstützt die Stadt Braunschweig
anwendungsnahe Forschungsprojekte, die wirtschaftlichen Nutzen bringen und zu
einem effizienten Einsatz natürlicher Ressourcen beitragen.
32 Jungforscher bei EU-Wettbewerb ausgezeichnet
Drei erste Preise gehen an Österreich, Deutschland und
Großbritannien
Im Rahmen des 13. EU-Wettbewerbes
http://www.eucontest.org
für junge Wissenschaftler sind heute, Freitag, 32 Forscher ausgezeichnet
worden. Die drei ersten Preise, dotiert mit je 5.000 Euro, gingen an Studenten
in Österreich, Deutschland und Großbritannien. Ihre Themen behandelten
Hauterkrankungen, Wolkenbeobachtung und Medikamentenresistenz in Hefe.
Insgesamt wurden 65 Projekte von 95 Studenten aus 35 EU-Ländern eingereicht.
Die Bewertung erfolgte durch eine internationale Jury.
Zu den Gewinnern der ersten Preise zählen die beiden 19-jährigen Schüler
Thomas Aumeyr und Thomas Morocutti für die Entwicklung eines Kontrollgerätes
bei der Behandlung von Hauterkrankungen, der 18 Jahre alte Sebastian Abel für
die Katalogisierung von Wolken durch Satellitenbilder der Erdatmosphäre und
James Lee Mitchell. Er erforschte drei Aspekte für das Problem der
Medikamentenresistenz in Candida tropicalis.
Die drei zweiten Preise waren mit 3.000 Euro, die drei dritten Preise mit
1.500 Euro dotiert. Die Jury wählte zudem einzelne Gewinner aus, um die EU bei
internationalen Veranstaltungen zu vertreten und Forscherteams im Zuge einer
Weiterbildung zu besuchen. "Die diesjährigen Projekte haben wieder einmal mehr
gezeigt, dass Europa ein großes Reservoir für Jungforscher darstellt. Das
heutige Problem ist eher, junge Menschen zu ermutigen, eine Karriere in den
Bereichen Wissenschaft und Technologie einzuschlagen", betonte der
Generaldirektor der EU-Kommission, Achilleas Mitsos bei der Verleihung in der
King Haakon´s Hall.
Der EU-Wettbewerb ist Teil des EU-Programmes "Improving Human Potential".
Ziel dieses Programmes ist es, das sinkende Interesse der Jugend für
wissenschaftliche Laufbahnen wieder anzuheben. Teilnahmeberechtigt sind nur
Projekte, die bereits mit einem Preis in einem nationalen
Jungforscher-Wettbewerb ausgezeichnet worden sind. Rund 30.000
wissenschaftlich tätige Schüler zwischen 15 und 20 Jahren nehmen jährlich an
den nationalen Wettbewerben teil.
Weitere Infos unter:
http://europa.eu.int/comm/research/press_en.html
Nanotechnologische Halstücher weisen Wasser und Fett ab
In Zukunft sollen vife Kleidungsstücke auch Schwankungen der
Körpertemperatur erkennen
Wissenschaftler der Chinese Academy of Sciences (CAS) ist es mit
Hilfe der Nanotechnologie gelungen, wasserfeste und fettabweisende Textilien
aus Baumwolle, Seide und Wolle zu entwickeln.. Die als "Nano-Halstücher"
bezeichneten Kleidungsstücke sind ein weiteres Anwendungsgebiet der
Nanotechnologie, der bereits im Jahr 2001 ein Marktvolumen von mindestens 55
Mrd. Euro weltweit prognostiziert wird. Gegenüber 1996 bedeutet das eine
Steigerung um mehr als das Doppelte in sechs Jahren, so ein Bericht des
Forschung & Entwicklungsinformationsdienstes der Europäischen Union CORDIS
http://www.cordis.lu/en/home.html .
Ziel der ursprünglichen Forschung war es, herkömmliche
Imprägnierungstechniken an Halstüchern anzuwenden. "Letztendlich fühlte sich
die Seide allerdings rauh an", so ein Halstuchproduzent. Mit Unterstützung der
Nanotechnologie kehrten die weichen Eigenschaften des Materials wieder zurück.
"Wir verwendeten eine spezielle Technik, um ein kleines Gerüst ähnlich eines
Fussels auf der Oberfläche des Kleidungsstückes zu entwickeln. Seine Größe
beträgt weniger als 100 Nanometer", erklärte Yanlin Song vom CAS im Gespräch
mit der chinesischen Nachrichtenagentur Xinhua
http://www.xinhuanet.com .
Das Fussel absorbiert dabei Moleküle aus der Luft, um anschließend einen
Schutzbelag gegen Wasser und Öl zu bilden.
Forscher gehen davon aus, dass sich mit dieser Technik behandelte
Kleidungsstücke eine Zeit lang selbst reinigen und nicht regelmäßig gewaschen
werden müssen. Wisssenschaftler des CAS haben u.a. auch nanotechnologische
Methoden entwickelt, die Kleidungsstücke aus Wolle vor dem Schrumpfen schützen
und Seidenteile vor dem Ausbleichen bewahren. "Eines Tages wird die
Nanotechnologie so weit fortschreiten, dass Kleidungsstücke die Umwelt
wahrnehmen können und Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Strahlung und
sogar Schwankungen der Körpertemperatur registrieren", resümiert Song. Bisher
hat die Technologie des 21. Jahrhunderts bei fast allen Branchen Einzug
gehalten. Dadurch ergeben sich Anwendungspotenziale für Informationstechnik,
Medizintechnik und Pharmazie, Umweltschutz, Optik und Hochpräzisionsoptik,
Halbleitertechnik, Bauindustrie, Maschinenbau, Fahrzeugbau und Chemie.
Fußballmoleküle werden bei minus 156 Grad supraleitend
US-Forscher bauen bromierte Kohlenwasserstoffe in
Kohlenstoff-Molekül ein
US-Forscher haben einen neuen Rekord für die Sprungtemperatur in den
supraleitenden Zustand - so genannter Buckyballs - aufgestellt. Die Physiker
der Bell Laboratories
http://www.lucent.com/minds/innovating/index.html in Murray Hill
erreichten in Zusammenarbeit mit deutschen Wissenschaftlern der Universität
Konstanz
http://www.uni-konstanz.de für die fußballförmigen Kohlenstoff-Moleküle
einen Wert von minus 156 Grad Celsius. Der bisherige Rekord für supraleitende
Fullerene, wie diese Strukturen auch genannt werden, lag bei ca. minus 221
Grad.
Die Forscher lagerten dazu bromierte Kohlenwasserstoffen in das
Kristallgitter der Fullerene ein. Sie erklären den großen Anstieg der
Sprungtemperatur mit einer Zunahme von elektronischen Zuständen, die die
Elektronen in dem veränderten Fulleren einnehmen können. Eine große Rolle
spielt dabei das verstärkte Zusammenspiel der Elektronen mit den möglichen
Schwingungen im Kristall, die durch ein virtuelles Teilchen, das Phonon,
physikalisch beschrieben werden.
Die gleichen Physiker konnten bereits vor wenigen Monaten nachweisen, dass
Fullerene zwischen isolierenden und supraleitenden Eigenschaften wechseln
können. Der neue Rekord der Sprungtemperatur liegt zudem oberhalb des
Siedepunktes vom flüssigem Stickstoff, weswegen eine Kühlung der Fullerene
durch dieses günstige Kühlmittel und nicht mehr mit teurem flüssigen Helium
oder durch andere aufwendige Kühltechniken erfolgen muss. Da solche Fullerene
auch die Grundlage für die milliardstel Meter kleinen Röhrchen aus Kohlenstoff
bilden, könnte dieses Ergebnis weitreichende Auswirkungen für die Zukunft
kleinerer elektronischer Bauteile haben.
Forschung zum Anfassen in der "Nacht der Wissenschaften"
Humboldt-Universität lässt hinter die Kulissen ihrer
Institute blicken
Einen tiefen Einblick in die Vielfalt der Lebenswissenschaften gewährt die
Humboldt-Universität Berlin
http://www.hu-berlin.de am 15. September bei der ersten "Langen Nacht der
Wissenschaften". An 13 Standorten in der Stadt stellen Wissenschaftler
aktuelle Forschungsprojekte aus Medizin, Biologie und Chemie, aus Physik,
Genetik, Mathematik und Informatik, Sprach-, Theater- und
Altertumswissenschaften vor. Von 18 bis zwei Uhr zeigen sie spannende
Experimente, Sonderausstellungen und Filme und lassen bei zahlreichen
Führungen hinter die Kulissen der verschiedenen Institute blicken. Viele
Häuser öffnen zum ersten Mal ihre Tore für die Öffentlichkeit.
Zum "Snoezelen" lädt etwa das Institut für Rehabilitationswissenschaften
ein. Das Entspannungskonzept aus "snuffelen" (schnüffeln, schnuppern) und "doezelen"
(dösen, schlummern) will mit äußeren Reizen Wohlbefinden auslösen. In speziell
eingerichteten Räumen sollen die Besucher durch die einzigartige Kombination
von Klängen, Lichteffekten und Düften eine "Symphonie der Sinne" erleben. Der
Operationssaal der Zukunft ist in der Medizinischen Fakultät der Charite
aufgebaut. Chirurgen des Cyberspace demonstrieren unter anderem virtuelle
Realität und Roboter im OP, Lichtmammographie, 3D-Ultraschall und neue
Diagnosemethoden bei Tumorerkrankungen.
Ein molekularbiologisch-gentechnisches Labor wird im Institut für Biologie
für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Die Besucher können nicht nur
transgene Pflanzen, Bakterien, die Fruchtfliege Drosophila oder Methoden der
Gen- und Protein-Analyse beobachten. Sie dürfen auch selbst den Kittel
überstreifen, zum Reagenzglas greifen und DNA aus Bakterien oder Lebensmitteln
isolieren.
Die Mathematiker stellen ihr Programm unter das Motto "Lust statt Frust"
und versuchen zu beweisen, dass Zahlenakrobatik keineswegs die Hirnwindungen
verknotet, sondern Spaß macht. Nachdem sie erst kürzlich den ersten Preis in
der Liga der "Sony Legged Robots" gewannen, lassen die "Humboldt Heroes" die
Atmosphäre bei den German Open des Roboterfußballs aufleben. Im
Viertelstundentakt können Experten aus den verschiedenen
Wissenschaftsbereichen ins Kreuzverhör genommen werden. Das gesamte Programm
ist unter
http://www.hu-berlin.de/presse/wissnacht/programm.html#mus im Internet
abrufbar.
Forscher entdecken photosynthetischen Lichtsammel-Komplex
Proteinkomplexe sind flexibler als bislang angenommen
Photosynthetische Proteinkomplexe sind flexibler als bislang
angenommen. Das haben Botaniker der Universitäten Bochum
http://www.uni-bochum.de ,
Bielefeld
http://www.uni-bielefeld.de und Groningen (Niederlande)
http://www.ppsw.rug.nl/
festgestellt. Ihnen ist es erstmals gelungen, die molekulare Funktion des
Proteinkomplexes IsiA nachzuweisen, den Blaugrüne Algen (Cyanobakterien) bei
Eisenmangel ausbilden. Mit seiner Hilfe passen sich die Organismen den
veränderten Lebensbedingungen an, indem sie ihre Antennen vergrößern. So
können sie mehr Sonnenlicht zur Photosynthese einfangen.
Um Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen, absorbiert die Alge das Licht mit
speziellen Antennenpigmenten. Von den Pigmenten wird das Licht zu den
Reaktionszentren von zwei Proteinkomplexen geleitet, den Photosystemen I und
II (PS I und PS II). Cyanobakterien haben neben den Chlorophyllmolekülen, die
an diese Photosysteme gebunden sind, zusätzlich so genannte Phycobilisomen.
Sie sind als äußere Antennenkomplexe für die Bereitstellung von Lichtenergie
verantwortlich.
In den natürlichen Lebensräumen der Algen, dem Süß- und Meerwasser, ist das
Wachstum der Cyanobakterien aber häufig durch eine geringe Eisenkonzentration
begrenzt. Eisenmangel bewirkt, dass die Phycobilisomen abgebaut werden. Die
Algen gleichen den Verlust jedoch aus, indem sie neue Proteine bilden - in
besonders hohem Maß IsiA. Dessen molekularer Funktion kamen die
Wissenschaftler auf die Spur, als sie die Zusammensetzung des weitverzweigten
inneren Membransystems der Zelle, der Thykaloidmembran, in der sich die
Photosystem-Komplexe befinden, unter normalen Wachstumsbedingungen und unter
Eisenmangel verglichen. Stand den Algen nur sehr wenig Eisen zur Verfügung,
fanden die Forscher in der Zelle auch weniger PS I, das normalerweise
dominiert. Dafür tauchte ein neuer Membran-Proteinkomplex auf. Biochemische
Untersuchungen zeigten, dass dieser zum einen sämtliche PS I-Untereinheiten
enthielt, zum anderen zusätzliche Bestandteile aufwies.
Das unbekannte Protein konnten die Botaniker als IsiA Protein
identifizieren. Dessen molekulare Masse war dabei mit 1.700 kDa (Kilodalton)
weit größer als die des PS I (900 kDa). Den Grund entdeckten die Forscher
unter dem Elektronenmikroskop: Der Komplex bestand aus trimerem PS I, das von
einem Ring aus 18 IsiA-Molekülen umgeben war. Diese Moleküle hatten
zusätzliche Chlorophylle gebunden. Dadurch vergrößerte sich die PS I-Antenne
um 60 Prozent - die Alge konnte somit mehr Licht einfangen und den Eisenmangel
kompensieren.
Diese Erkenntnisse könnten genauere Daten über den CO2-Verbrauch in den
Ozeanen liefern und damit helfen, bessere Klimamodelle zu berechnen. Auf lange
Sicht könnten sie auch in die Planung schonender, biologischer
Energiegewinnungsanlagen eingehen, spekulieren die Wissenschaftler. Ihre
Studie veröffentlichten sie am Donnerstag im Fachmagazin "Nature"
http://www.nature.com .
Antibakterielle Wirkung von Holz nachgewiesen
Bakterienbelastung teilweise nur halb so hoch wie auf
Kunststoff
Holz besitzt eine bei weitem stärkere antibakterielle Wirkung als
Kunststoff. Das stellten Wissenschaftler der Biologischen Bundesanstalt für
Land- und Forstwirtschaft (BBA) http://www.bba.de
in Braunschweig und des Deutschen Instituts für Lebensmitteltechnik http://www.dil-ev.de/
in Quakenbrück fest. Sie hatten die Wechselwirkungen zwischen einheimischen
Holzarten und Bakterien untersucht. Die Forscher entdeckten, dass die Anzahl
lebensfähiger Bakterien auf den getesteten Hölzern schnell sehr stark
abnimmt. Bei Kiefernholz ist der Effekt am größten. Die Zahl der Bakterien
reduziert sich dabei nicht nur an der Holzoberfläche, sondern auch im
Holzinneren. Selbst bei wiederholtem Bakterien-Eintrag bleibt die
antibakterielle Wirkung erhalten.
In einem Feldversuch überwachten die Wissenschaftler 14 Betriebe aus der
Fleisch- und Milchwirtschaft sowie dem Gemüse- und Backwarenbereich. Dabei
wurden handelsübliche Holzpaletten, spezielle Holz-Hygienepaletten und
Paletten aus Kunststoff verglichen. Die Holz-Hygienepaletten waren aus
Kiefernholz gefertigt und durch ein spezielles Trocknungsverfahren in ihren
hygienischen Eigenschaften optimiert. Messungen ergaben, dass die
durchschnittliche Keimzahl auf handelsüblichen Holzpaletten unterschiedlicher
Holzarten um insgesamt 15 Prozent niedriger war als auf Kunststoffpaletten.
Der Einsatz der Paletten aus Kiefernholz brachte nochmals eine deutliche
Verbesserung: Hier lag die Bakterienbelastung im Durchschnitt nur halb so hoch
wie bei der Kunststoffpalette.
Bisher wurden Holz tendenziell schlechte hygienische Eigenschaften
attestiert. Nach landläufiger Meinung war eher Kunststoff als hygienisch
eingestuft worden - auf Grund seiner geschlossenen Oberfläche und der
Tatsache, dass er gereinigt werden kann. Dabei wurde nicht beachtet, dass Holz
in früheren Zeiten bei der Zubereitung, Verpackung und dem Transport von
Lebensmitteln unverzichtbar war. http://www.paletten.de
Weltraumradar ortet unterirdische Wasserspeicher
Forscher identifizieren erhöhte Bodenflächen nach Regenfällen
Satellitenaufnahmen sollen Aufschluss über mögliche
Unterwasserreservoirs auf der Erde geben. Das berichten Zhong Lu und Wesley R.
Danskin vom U.S. Geological Survey http://www.usgs.gov
im Fachmagazin "Geophysical Research Letters" http://www.agu.org/grl/
. Die Geowissenschaftler hatten mit Hilfe von Satellitenaufnahmen ein
unterirdisches Wasserreservoir entdeckt. Dieses war nach starken Regenfällen
entstanden und hatte das über ihm liegende Erdreich angehoben.
Für ihre Analyse hatten die Forscher in den Jahren 1992 bis 1995
angefertigte Aufnahmen von Kalifornien verwendet. Ein Vergleich der
Landschaftsprofile vor uns nach der Regenperiode ergab, dass sich die
Erdoberfläche an einer Stelle um mehrere Zentimeter gehoben hatte.
Wahrscheinlich befinde sich dort ein natürlicher Wasserspeicher, der durch
das Regenwasser aufgefüllt worden sei.
Die zu Grunde liegenden Aufnahmen stammten von zwei europäischen
Satelliten, auf denen ein Radar zur Fernerkundung namens InSAR (interferometric
synthetic aperture radar) stationiert war. Mit diesem Radar wird die Erdoberfläche
bestrahlt. Die zurückreflektierende Strahlung wird aufgefangen und gibt Auskünfte
über Höhe und Material der Landschaft.
Roboter kann sich räumlich orientieren
Mit 3D-Laser sind Hindernisse in Echtzeit erfassbar
Selbstständige mobile Roboter konnten sich in ihrer Umgebung bisher
nur mit Hilfe von 2D-Laserscannern – also anhand von Flächen - orientieren.
Nun hat eine Forschergruppe am Institut für Autonome intelligente Systeme (AiS)
http://ais.gmd.de/de/ais.html
in Sankt Augustin für diese Anwendung einen 3D-Laserscanner entwickelt. Der
präzise und schnelle Sensor soll es den Robotern ermöglichen, komplette Räume
und Gebäude dreidimensional zu erfassen. http://capehorn.gmd.de:8080/scanner/index.html
Der 3D-Laserscanner wurde mittels eines handelsüblichen 2D-Scanners und
einer neuartigen Drehvorrichtung realisiert. Ein Servomotor dreht den Scanner
um seine horizontale Drehachse. Auf diese Weise kann ein Bereich von 180 Grad
in der Horizontalen und 90 Grad in der Vertikalen innerhalb weniger Sekunden
erfasst und vermessen werden. Zeit spart der Roboter vor allem, weil er seine
Umwelt nicht mit passiven Landmarken modifizieren muss. Grundlage für die
Software ist das Echtzeitbetriebssystem RT-Linux.
Dank des 3D-Laserscanners kann ein Roboter Objekte im Nahbereich ab der Größe
eines Hühnereis erkennen und ohne zeitliche Verzögerung darauf reagieren.
Bei den bisherigen Navigationsmöglichkeiten konnten die Roboter ihre Umgebung
nur horizontal abtasten. Dabei war es oft nicht möglich, Hindernisse wie
Tische und Objekte mit überstehenden Kanten in Echtzeit zu erfassen.
Roboter läuft mit Nanometer-Schritten
Nanomaschine soll Moleküle umbauen und Erbgut untersuchen -
Deutscher Nanomotor
Wissenschaftlern vom Massachusetts Institute of Technology
http://biorobotics.mit.edu/
haben einem Streichholz großen Roboter das Laufen mit Nanoschritten
beigebracht. Auf drei Beinen bewegt sich die kleine Maschine fort und soll in
naher Zukunft Atome betrachten, Moleküle umbauen und den detaillierten Aufbau
des genetischen Codes untersuchen. Dies berichtet das Wissenschaftsmagazin
"New Scientist"
http://www.newscientist.com.
Da die winzigen Computerchips der Zukunft wahrscheinlich nicht mehr mit der
heute verbreiteten Technik der Fotolithografie herstellbar sein werden, könnte
diese Nanotechnik auch hier eingesetzt werden. Der "Nanowalker" bewegt sich
mit bis zu 4000 Nano-Schritten pro Sekunde fort. Da keine noch so feine
Mechanik mit dieser Präzision arbeiten kann, nutzen die Forscher ein Ensemble
aus piezoelektrischen Kristallen. Diese Keramik-Elemente verlängern sich
kontrolliert um einige Nanometer, wenn eine Spannung angelegt wird. Das
Material schrumpft dagegen wieder auf die Ursprungsgröße, wenn die Spannung
abgeschaltet wird. Durch die Kombination von vier Piezoteilen pro Bein gelang
es den Forschern, diesen Roboter in langsamen Schritten laufen zu lassen.
"Mit diesen Nanomaschinen lassen sich Atome kontrollieren, Moleküle
verändern oder neue Materialien entwickeln", meint MIT-Forscher Sylvain Martel
optimistisch. Als erstes plant Martel plant nun, mit diesem Nanoroboter exakte
Bilder von einzelnen Atomen aufzunehmen. Dazu stattete er die kleine Maschine
mit der atomfeinen Sensorspitze eines Rastertunnelmikroskops aus. In Zukunft
hofft er auch andere Werkzeuge entwickeln zu können, mit denen der Nanoroboter
Strukturen in Siliziumkristalle ritzen oder einzelne Moleküle gezielt an
beliebigen Punkten deponieren kann.
Einen einfacheren aber bereits ausgereiften Nanomotor hat die Aachener
Firma Klocke Nanotechnik
http://www.nanomotor.de entwickelt. Dieser verbirgt sich in einem
Zylinder, der etwa halb so groß wie ein Streichholz ist. Über eine angelegte
Spannung wird ein Piezokristall in diesem Motor so genau in seiner Ausdehnung
gesteuert, dass eine feine Nadel in atomkleinen Schritten linear bewegt werden
kann. Mit dieser Präzision könne dieser Motor sowohl kleinste Bauteile als
auch größere Gewichte von bis zu zwei Kilogramm bewegen. Verschiedene
Werkzeuge lassen sich auf diesen Motor aufsetzen, so dass sich mit einem
Mikroskalpell einzelne Zellen sezieren oder mit einer Nanospritze winzige
Tropfen dosieren lassen
Thüringer erforschen neues Material für Solarzellen
Kupfer-Indium-Schwefel-Verbindungen als Halbleiter für
Photovoltaik-Anlagen
Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität in Jena
http://www.uni-jena.de haben
bei der Suche nach einem neuen und billigeren Material für Solarzellen eine
interessante Entdeckung gemacht: Anstelle der bisher üblichen
Silizium-Solarzellen haben die Forscher erfolgreiche Versuche mit Halbleitern
aus Kupfer-Indium-Schwefel-Verbindungen (CIS) durchgeführt. Wie der
Projektleiter Wolfgang Witthuhn erklärte, besitze das neue Material eine sehr
gleichmäßige Struktur und verspreche bei der Energiegewinnung in
Photovoltaik-Anlagen einen sehr hohen Wirkungsgrad.
"Mit der Halbleiterverbindung kann das besonders strahlungsintensive
Sonnenlicht im grünen Spektralbereich effektiv ausgenutzt werden. Obwohl die
Halbleiterschichten 100 Mal dünner als herkömmliche Siliziumzellen sind, ist
die Ausbeute an Elektroenergie genauso groß", so Witthuhn. Außerdem sei das
neue Material in der industriellen Herstellung deutlich einfacher und damit
preiswerter sowie umweltfreundlicher.
Bis die CIS-Halbleiter jedoch im großen Maßstab in der Praxis eingesetzt
werden können, sei noch Einiges an Forschungsarbeit erforderlich. "Um die
Solarzelle optimal konfigurieren zu können, brauchen wir zum Beispiel einen
Solargenerator, der unter Laborbedingungen präzise die natürliche
Sonneneinstrahlung simuliert", meint der Physiker. Schwierig gestalte sich die
Beschaffung von Fördermitteln aus öffentlicher Hand. Aber auch die
Unterstützung der Industrie lasse zu wünschen übrig.
"Unter den etablierten Herstellern will niemand ohne eine garantierte
Erfolgsaussicht von der erprobten Silizium-Technologie ablassen. Dabei könnte
sich Deutschland mit den Thüringer Forschungsergebnissen international
Wettbewerbsvorteile verschaffen", so Witthuhn. Der Wissenschaftler weist
darauf hin, dass auch die Japaner ihre Photovoltaik-Produktion aufrüsten. Die
Solarenergie erlebte Steigerungsraten von zuletzt 30 Prozent pro Jahr.
Das Interesse an der Solarenergie ist auch in Deutschland stark gestiegen.
Bei der größten Messe für Solartechnik, der Intersolar
http://www.intersolar.de ,
die vom 6. bis 8. Juli in Freiburg stattfinden wird, sind bereits Monate vor
der Eröffnung die Ausstellungsflächen überbucht. Mehr als 240 Aussteller aus
ganz Europa haben sich angekündigt. Die Veranstalter rechnen mit 13.000
Besuchern. (ddp)
Supraleiter bei Raumtemperatur möglich?
Berichte kroatischer Wissenschaftler stoßen weltweit auf
Skepsis
Es wäre eine wissenschaftliche Revolution: Strom ohne jeden Widerstand und
Leistungsverlust bei Raumtemperatur leiten. Den dazu notwendigen Supraleiter
http://pubwww.srce.hr/ccacaa/djur98.html wollen nun kroatische Forscher
von der Firma A. Volta Applied Ceramics (AVAC), entdeckt haben, berichtet das
Magazin "New Scientist"
http://www.newscientist.com. Doch diese Ergebnisse, die enorme
wirtschaftliche Auswirkungen nach sich ziehen könnten, stotßen in der
Forschergemeinde weltweit auf Skepsis.
Eine Mischung aus Blei, Bleicarbonat und Silberoxiden soll bereits ab plus
30 Grad Celsius den Sprung in den supraleitenden Zustand machen. Erst vor
wenigen Wochen hat der bislang "heißeste" metallische Supraleiter,
Magnesiumdiborid, mit einer Sprungtemperatur von etwa minus 240 Grad Celsius
Aufsehen erregt. Obwohl andere Experten die Beschreibungen der kroatischen
Wissenschafter als durchaus plausibel erachten, überwiegt das Misstrauen. "Wir
haben Versuche mit dieser neuen Formel unternommen, konnten die Ergebnisse
jedoch noch nicht reproduzieren", meint der US Forscher Paul Chu von der
University of Houston gegenüber dem "New Scientist"
http://www.newscientist.com. "Aber wir werden es noch ein wenig weiter
versuchen, da es zu wichtig ist, um es zu ignorieren."
Bereits in den 1980er Jahren will der kroatische Forschers Danijel Djurek
will diese sensationellen Mischung gefunden haben, konnte aber die exakte
Zusammensetzung nicht bestimmen. Erst nah den Wirren des letzten
Balkan-Krieges nahm er seine Forschungen wieder auf, so dass er nun die
Ergebnisse vollständig präsentieren konnte. Nun warten viele Wissenschaftler
weltweit, dass sie Proben des neuen Supraleiters von Djurek zugesandt
bekommen. Dann könnten sie vollkommen unabhängig die kroatischen Ergebnisse
bestätigen oder als Wissenschafts-Ente entlarven. Laut Aussage von Djurek will
er in den nächsten Wochen soweit sein, diese Proben zu verschicken.
Schockantrieb für das Raumschiff der Zukunft
US-Forscher beobachten Bewegung beim Schalten eines
Supraleiter-Magneten
Beim Anschalten eines Magneten mit supraleitenden Spulen beobachteten
US-Forscher des Instituts für Kernphysik in Germantown http://www.er.doe.gov/production/henp/henp.html
, Maryland, eine winzige Bewegung des Magneten. Jedesmal bewegte sich dieser um
ein bis zwei Zentimeter voran, bevor sich das Magnetfeld endgültig aufgebaut
hat. So klein dieser Effekt ist, so denken die Forscher, dass sich durch eine
schnelle Wiederholung dieses Effektes ein effektiver Antrieb für die
Raumschiffe der Zukunft entwickeln ließ, berichtet das Wissenschaftsmagazin New
Scientist http://www.newscientist.com
.
Als supraleitende Spulen dienen feine Drähte aus einer Niob-Titan-Legierung.
Werden sie mit flüssigem Helium auf etwa minus 269 Grad Celsius gekühlt,
leitet dieses Metall Strom ohne jeden Widerstand. Es wird supraleitend. Die
Ursache für den winzigen Vortrieb beim Anschalten des Magneten erklärt
Physiker David Goodwin mit einer "kleinen Asymmetrie im magnetischen
Feld". Wenn dieser Magnet nun mit einem sehr schnellen Schalter bis zu
400.000 Mal pro Sekunde an- und ausgeschaltet wird, könnte diese schnelle
Abfolge von "Schocks" für einen Antrieb im Weltraum genutzt werden,
meint Goodwin.
"Es ist sehr spekulativ. Wir wissen nicht, ob es klappen wird",
schränkt Goodwin allerdings diese praktische Anwendung ein. Auch
NASA-Antriebsexperte Marc Millis vom Glenn Research Center http://cto.grc.nasa.gov
in Lewis Field, Cleveland, bleibt skeptisch: "Es ist gut möglich, dass
jede Kraft nur auf den Magneten selbst wirkt und keinen Netto-Vortrieb
erzeugt." Zur Klärung dieses spannenden Effektes bei supraleitenden
Magneten müssten noch viele Fragen beantwortet werden, so Millis.
