„Stickoxide und Feinstaub sind heute das Hauptproblem“

Vor 40 Jahren gab es in Deutschland den ersten Smog-Alarm. Seither hat sich die Luftqualität stark verbessert. Welche Maßnahmen halfen und wie heute Emissionen aus dem Verkehr die Luft belasten, erläutert Prof. Astrid Kiendler-Scharr, Direktorin am Institut für Troposphärenforschung des Forschungszentrums Jülich, im Interview.

Wie Gletscher gleiten

Der Jülicher Physiker Bo Persson hat eine Theorie zum Gleiten von Gletschereis auf felsigem Boden vorgestellt. Glaziologen könnten mit ihr jene Computermodelle verbessern, mit denen sie das Fließtempo und das Abschmelzen der Gletscher vorhersagen. Dies ist wichtig um abzusehen, wie sich künftig der Klimawandel auf Gletscher und Meeresspiegel auswirken wird.

Deal mit Wissenschaftsverlag Wiley abgeschlossen

Seit knapp zwei Jahren verhandeln die deutschen Wissenschaftsorganisationen unter dem Dach des Projekts DEAL mit den großen Wissenschaftsverlagen Elsevier, Wiley und SpringerNature über bundesweite Lizenzverträge für das gesamte Portfolio elektronischer Zeitschriften (E-Journals). Nun wurde ein erster erfolgreicher Vertragsabschluss erreicht.

Wirkstoffkandidat geht in nächste Prüfungsphase

Der im FZ Jülich entwickelte Alzheimer-Wirkstoff-Kandidat PRI-002 geht in die nächste Prüfungsphase: Am 8. Januar wurde den ersten gesunden Probanden die erste Tagesdosis des Wirkstoffs verabreicht – Beginn der klinischen Phase Ib der Studie. Ziel ist es, die Sicherheit der Prüfsubstanz für vier aufeinander folgende Wochen täglicher Verabreichung zu demonstrieren.

Volle Kraft voraus!

Frischen Lesestoff bietet die aktuelle Ausgabe des Forschungs­magazins "effzett". Dieses Mal geht es um den Stand beim Wettlauf um den ersten Quantencomputer. Weitere spannende Themen: Was verraten Hirnscans über Persönlichkeitsmerk­male? Und wie können Mikrowellen genutzt werden, um den Energieverbrauch in der Industrie zu verringern?

Schmeckt's?

Über das Schmecken ist noch recht wenig bekannt. Wissen wir beispielsweise sofort, wenn wir etwas schmecken, was es ist? Oder braucht unser Gehirn dazu eine gewisse "Verarbeitungszeit"? Die Geschmacksforscherin Kathrin Ohla hat dies in verschiedenen Studien untersucht und die Resultate in der Zeitschrift eNeuro veröffentlicht. Das Überraschende: Es hängt vom Geschmack ab, wie schnell wir ihn erkennen.

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Aktuelles

Prof. Dörte Rother

Ein katalytischer Werkzeug­kasten für die Wirkstoff­synthese: Dörte Rother erhält den DECHEMA-Preis 2018

Der DECHEMA-Preis 2018 geht an Prof. Dr. Dörte Rother. Sie erhält den Preis für ihre zukunfts­weisenden Leistungen bei der Entwicklung effizienter synthetischer Enzym­kaskaden zur Herstellung hochwertiger chiraler Substanzen. Der Preis wird am 23. Mai 2019 in Frankfurt übergeben.

Erdkugel vor schwarzem Hintergrund

Freier Zugang zu Daten der europäischen Erdsystem­forschung

Jülich, 14. Januar 2019 – Im Januar startet ENVRI-FAIR. Das auf vier Jahre mit 19 Millionen Euro geförderte Projekt soll die Daten aus den gesamten euro­päischen Forschungs­infra­strukturen der Erdsystemforschung künftig über die European Open Science Cloud (EOSC) weltweit für die Forschung, Innovationen und Gesellschaft nutzbar zu machen.

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Sind wissenschaftliche Ergebnisse käuflich? Blogbeitrag von Prof. Dieter Willbold über das Verhältnis von Wirtschaft und Wissenschaft.
Sind Wissenschaftliche Ergebnisse käuflich? Blogbeitrag von Prof. Dieter Willbold

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Jahresrückblick 2018

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Themen- und Forschungsgebiete

Alzheimersche Demenz

Alzheimersche Demenz:

Identifizierung von Amyloid-beta-Oligomeren

Am Forschungszentrum gehen Wissenschaftler den molekularen Grundlagen der Alzheimerschen Demenz auf die Spur. Der Institutsbereich Strukturbiochemie (ICS-6) verbindet strukturbiologische Grundlagenforschung mit angewandter klinischer Forschung und entwickelt eine neuartige Therapie-Strategie mit einem eigenen Wirkstoffkandidaten. Der Institutsbereich Molekulare Organisation des Gehirns (INM-2) untersucht metabolische und neurochemische Prozesse, die unter anderem neurologischen Erkrankungen zugrunde liegen.

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Big Data

Big Data

Kabel und Module des Supercomputers QPACE

Der Einsatz von Big-Data-Techniken ist einer der wichtigen Trends im 21. Jahrhundert. Die Digitalisierung aller Lebensbereiche geht mit dem Aufkommen riesiger Datenberge einher. Wirtschaft und Industrie nutzen diese, um neue Informationen zu gewinnen – um neue Vorhersagen zu treffen, industrielle Prozesse zu optimieren oder Produkte zielgerichtet an Kundenbedürfnissen auszurichten.
In der Wissenschaft nimmt die Bedeutung von Big-Data-Problemen ebenfalls zu. Die Daten stammen oftmals aus unterschiedlichen Quellen. Entsprechende Datensätze sind typischerweise so groß und komplex oder so schwach strukturiert und unsicher, dass sie sich nicht mehr zufriedenstellend mit herkömmlichen Methoden bearbeiten lassen. Eine wichtige Rolle spielen Big-Data-Analysen etwa in der Medizin, wenn es darum geht, komplexe Zusammenhänge als Ursache für Erkrankungen zu entschlüsseln.

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Brennstoffzellen

Brennstoffzellen

eine weiße, flüssige Paste tropft aus einer Vorrichtung

Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff oder wasserstoffreiche Brennstoffe durch elektrochemische Reaktionen in Elektrizität um – und sind damit umweltfreundliche und effiziente Stromquellen. Am Forschungszentrum Jülich werden drei Arten von Brennstoffzellen entwickelt: die Festoxidbrennstoffzelle (SOFC), die Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (HT-PEFC) sowie die Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC).

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Energiewende

Energiewende

Blaue Solaranlage auf Ziegeldach vor blauem Himmel

Die Lösung des globalen Energieproblems gilt als zentrale Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Neben der Forschung an erneuerbaren Energien, Batterien und Brennstoffzellen und Wasserstoff als Energieträger gibt es in Jülich auch einige fachübergreifende Projekte.

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Informations­speicher

Informationsspeicherung und -verarbeitung

Resistive Speicher

Das Peter Grünberg Institut (PGI) verfolgt eine Reihe von Ansätzen, um Datenspeichertechnologien energieeffizienter, leistungsfähiger und schneller zu machen. Wissenschaftler untersuchen hierfür physikalische Phänomene und Eigenschaften von Materialien und Materialkombinationen im Nanobereich, wie beispielsweise in Halbleitern oder Oxiden. Die Arbeiten dienen der Grundlagenforschung für die Entwicklung von Bauelementen und Bauelemente-Designs für Computerchips. Die Wissenschaftler halten aber auch nach ganz neuen physikalischen Phänomenen in geeigneten Materialien Ausschau, die sich für die Speicherung von Daten nutzen lassen könnten.

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Klimawandel

Klimawandel

verschneiter Wald von oben fotografiert, Copyright: CC0 Public Domain

Umwelt-Prozesse, die mit dem Klimawandel in Verbindung stehen, erforschen Wissenschaftler an den Instituten für Energie- und Klimaforschung und Bio- und Geowissenschaften: Physikalische und chemische Prozesse in der Atmosphäre untersuchen Wissenschaftler des Instituts für Energie- und Klimaforschung. Was geschieht mit Spurenstoffen in der Atmosphäre aus unterschiedlichen Quellen wie Industrie, Verkehr oder von Pflanzen? Mit ihren experimentellen Erkenntnissen sowie Computersimulationen entwickeln Jülicher Forscher bestehende Klimamodelle weiter, wirken als Gutachter und erarbeiten Handlungsempfehlungen für politische Entscheidungsträger. Das Institut für Bio- und Geowissenschaften untersucht unter anderem, wie sich der Klimawandel auf Böden und auf Austauschprozesse zwischen Boden, Pflanzen und Atmosphäre auswirkt.

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Nachwachsende Rohstoffe

Nachwachsende Rohstoffe für die Bioökonomie

In der Pflanzenforschung setzen Wissenschaftler ein Oktokopter bzw. eine Vermessungsdrohne im Freien ein.

Bei der Bioökonomie geht es darum, Möglichkeiten zu schaffen, um eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, Treibstoff aus geeigneter Biomasse herzustellen und industrielle Produktionsverfahren so umzustellen, dass sie möglichst ohne Erdöl auskommen. Hierfür müssen neue biobasierte Wertschöpfungsketten entwickelt werden. Gleichzeitig geht es aber auch um die Nutzung des Wissens über biologische Systeme, um neue Produkte für die Wirtschaft bereitzustellen. Hieran forschen die Wissenschaftler am Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG).

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Nitrat

Nitrat

umgepflügter Ackerboden mit Bäumen im Hintergrund

Deutschland hat ein Problem: zu viel Nitrat im Grundwasser, aber auch in der Nord- und Ostsee. Die Ursache ist in den meisten Fällen die Landwirtschaft, die zu viel Gülle und Mineraldünger auf die Felder aufbringt. Um die Nitratbelastung in einem Bundesland effizient zu senken, muss das Zusammenspiel von überschüssigem Dünger in landwirtschaftlich genutzten Böden sowie den hydrologischen und geologischen Standortbedingungen analysiert werden. Jülicher Agrosphärenforscher haben zu diesem Zweck Computermodelle entwickelt, mit denen berechnet werden kann, wie stark das Grundwasser sowie die Oberflächen- und Küstengewässer in unterschiedlichen Regionen Deutschlands belastet sind – und wie Nitrate dorthin gelangen.

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Photovoltaik

Photovoltaik

Künstliche Photosynthese

Photovoltaik ist eine unerschöpfliche, saubere Energiequelle. Noch allerdings sind die Wirkungsgrade relativ niedrig – insbesondere für Solarzellen, wie sie in herkömmlichen Dach- und Feldanlagen eingesetzt werden. Am Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Photovoltaik (IEK-5) wird an einer Reihe von Alternativen zu den weitverbreiteten Standard-Silizium-Solarzellen geforscht. Dazu gehören vor allem alternative Materialien für sogenannte Dünnschichtzellen, sowie für den Einsatz in Kombination mit Silizium-Wafer-Zellen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die künstliche Photosynthese: Mithilfe einer Kombination von Solarzelle und Elektrolyseur werden Brennstoffe wie Wasserstoff aus erneuerbaren Energien erzeugt.

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Quantencomputer

Quantencomputer

Chipstrukturen vor blauem Hintergrund. Bild: Tomasz Zajda - fotolia

Jülicher Wissenschaftler liefern wesentliche Beiträge zur Entwicklung von Quantencomputern. Diese könnten in Zukunft spezielle Aufgaben deutlich schneller und effizienter lösen, als es mit herkömmlichen Supercomputern möglich ist. Wissenschaftler am Jülicher Peter Grünberg Institut arbeiten an den Grundlagen für Bauelemente und Methoden zur Quanteninformationsverarbeitung. Die Gruppe von Prof. Kristel Michielsen am Jülich Supercomputing Centre (JSC) arbeitet an Methoden und Modellen, mit denen sich komplexe Quantensysteme auf Supercomputern simulieren lassen. Die Entwicklung von Verfahren zur Quantenfehlerkorrektur ist auch einer der Schwerpunkte von Prof. Barbara Terhal, die in Delft und Jülich tätig ist.

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Schlaganfall

Schlaganfall

ag_rehabilitation of cognitive impairments

Der Schlaganfall ist in Europa und USA seit vielen Jahren die wichtigste Ursache einer dauerhaften Behinderung. Laut der Deutschen Gesellschaft für Neurologie erleiden pro Jahr in Deutschland etwa 260.000 Patienten einen Schlaganfall. Am Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Bereich Kognitive Neurowissenschaften (INM-3), erforschen mehrere Arbeitsgruppen, wie sich ein Schlaganfall auf die Struktur und Funktion des Gehirns auswirkt. In Zusammenarbeit mit der Klinik für Neurologie der Universität zu Köln untersuchen sie, wie man das Gehirn unterstützen kann, durch einen Schlaganfall verlorene Funktionen zu kompensieren und sich neu zu organisieren.

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Supercomputer

Supercomputer

Supercomputer JURECA

Das Jülich Supercomputing Centre betreibt Computer der höchsten Leistungsklasse, darunter die Supercomputer JUQUEEN und JURECA, die mit einer maximalen Rechenleistung von jeweils über 5 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde zu den aktuell leistungsfähigsten Superrechnern der Welt gehören. Simulationen auf Superrechnern werden beispielsweise benötigt, um wissenschaftliche Modelle in der Physik und Klimaforschung oder den Neurowissenschaften zu überprüfen. Gleichzeitig vermitteln sie neue Einblicke in die Eigenschaften und Struktur von Materialien und Biomolekülen oder in den Ablauf biologischer und chemischer Prozesse.

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Wasserstoff

Wasserstoff als Energiespeicher

Ekolyser-Prototyp

Wasserstoff ist ein universell einsetzbarer Energieträger. Er kann gelagert und über große Entfernungen transportiert werden, lässt sich zu flüssigen Kraftstoffen weiterverarbeiten oder mithilfe von Brennstoffzellen direkt als Treibstoff nutzen. Gewonnen werden kann Wasserstoff durch die elektrochemische Spaltung von Wasser – die Wasserstoffelektrolyse.

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