Autos auf einer Autobahn

Diesel-Fahrverbot mit Nebenwirkungen

Um die von der EU festgelegten Grenzwerte für Stickoxide einzuhalten, können Städte Fahrverbote für Diesel-PKW verhängen. Das würde die Stickoxid-Konzentration in besonders verkehrsreichen Zonen senken. Weniger bekannt ist, dass das einen unerwünschten Nebeneffekt haben kann: die vermehrte Bildung von Ozon, das ebenfalls die Gesundheit gefährdet.

Chipstrukturen vor blauem Hintergrund. Bild: Tomasz Zajda - fotolia

Wie Primzahlen helfen, den Quantencomputer zu verbessern

Wissenschaftler des Jülich Supercomputing Centre haben einen neuen Weltrekord aufgestellt: Sie simulierten einen Quantencomputer mit 48 Qubits. Um die Belastungsgrenzen ihres simulierten Quantenrechners zu testen, verwendeten sie ein Verfahren, das höchste Rechenkapazitäten erfordert: Die Primfaktorenzerlegung großer Zahlen.

Hirnforscher Christian Grefkes demonstriert die Methode der transkraniellen Hirnstimulation aus der Position eines Patienten. Er trägt eine Kopfbedeckung mit Messpunkten und hält einen Holzbaustein in der Hand, die er betrachtet.

Magnetische Hilfe fürs Hirn

Schlaganfallpatienten mit Magnetfeldern zu behandeln hat sich in der Forschung bewährt. Wissenschaftler aus Jülich und Köln testen diese Methode – die transkranielle Magnetstimulation – in einer großen klinischen Studie. Es ist die erste dieser Art weltweit. Ihr langfristiges Ziel: individualisierte Therapien.

weggeworfene Flasche am Strand

Alles im Fluss

Weltweit steigt die Verschmutzung von Meeren, Flüssen und Seen durch Plastikmüll. In zwei Verbundprojekten wollen Forscher nun erstmals ökosystemübergreifend herausfinden, wie viel Mikroplastik über Weser und Warnow in Nord- und Ostsee gelangt. Mit dabei: Jülicher Wissenschaftler.

Eine junge Wissenschaftlerin schaut an einem Rechner vorbei, auf dem Dioden leuchten, ihr Gesicht spiegelt sich.

Neue Infoplattform für Doktoranden

Eine neue Infoplattform speziell für Doktorandinnen und Doktoranden des Forschungszentrums sowie für Studierende, die es werden möchten, ist nun online auf Englisch verfügbar.

Blätterfunktion

Blätterfunktion

Aktuelles

Auf Gummibonbons gedruckte Mikroelektroden-Arrays

Sensoren aus dem Tintenstrahldrucker

Jülich / München, 21. Juni 2018 - Mit Mikroelektroden können elektrische Signale direkt am Gehirn oder Herz gemessen werden. Für solche Anwendungen werden jedoch weiche Materialien benötigt, auf denen die Elektroden bislang nur mit großem Aufwand angebracht werden konnten. Einem Team der Technischen Universität München (TUM) und des Forschungszentrums Jülich ist es jetzt gelungen, sie direkt auf verschiedene weiche Oberflächen zu drucken.

atmospheric brown cloud

Die zwei Gesichter des südasiatischen Monsuns

Jülich, 15. Juni 2018 – Der Sommermonsun, das weltweit größte Wetterphänomen über Asien, transportiert Luftschadstoffe bis in die obere Atmosphäre, wo sie sich über den gesamten Globus verteilen können. Gleichzeitig jedoch verstärkt er die Selbstreinigung der verschmutzten Luft. Das hat jetzt ein internationales Forscherteam mit Jülicher Beteiligung nachgewiesen.

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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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Forschungsinfrastruktur

Der Supercomputer JURECA in der Rechnerhalle des JSC

Jülich Supercomputing Centre (JSC)
Szintillationsdetektor

Jülich Centre for Neutron Science (JCNS)
Forschen an den physikalischen Grenzen der Optik

Ernst Ruska-Centrum (E-RC)
Ein Wissenschaftler läuft in Schutzkleidung durch einen Reinraum

Helmholtz Nano Facility (HNF)
900-Mhz-NMR-Spektrometer

Biomolekulares NMR-Zentrum
COSY - Beschleunigerhalle

Cooler Synchrotron COSY
3T-MRT am Forschungszentrum

Imaging Core Facility (ICF)
Permeationsmessung

Membranzentrum (Energie)
Darstellung eines hochaufgelösten 3D-Modells, das aus tausenden Einzelbildern Cryo-elektronenmikroskopischer Aufnahmen errechnet wurde.

Jülicher Multi-Methoden-Plattform

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