Suche

zur Hauptseite

Navigation und Service


Kurznachrichten Dezember 2014

Jülicher Forscher leitet weltgrößte Supercomputing-Konferenz

Ein Wissenschaftler aus dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) leitet 2017 das größte Treffen der Fachwelt: Dr. Bernd Mohr wurde jüngst zum Vorsitzenden der Supercomputing Conference (SC) gewählt. Damit hat erstmals in der 26-jährigen Geschichte der wichtigsten Konferenz für High-performance Computing (HPC) ein Nicht-Amerikaner dieses Amt inne.

Mohr, der von 1993 bis 1995 in den USA arbeitete, engagiert sich seit 2003 für die Konferenz. 2011 wurde er als erster Europäer in den Lenkungsausschuss gewählt. In diesem Jahr gelang es ihm, in einem aufwändigen Bewerbungsverfahren zu überzeugen und als erster Nicht-Amerikaner zum Vorsitzenden der SC 2017 gewählt zu werden. Veranstaltungsort ist dann Denver/Colorado.

Die SC, die "International Conference for High Performance Computing Networking, Storage, and Analysis", wurde 1988 ins Leben gerufen und findet seither alljährlich im November in wechselnden Städten der USA statt. Veranstalter der Konferenz sind die Association for Computing Machinery (ACM) und das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Inzwischen zählt die SC, die von Freiwilligen organisiert wird, rund 10.000 Teilnehmer aus aller Welt, allein 5.000 sind es im technischen Programm.

Website der Supercomputing Conference

Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Association for Computing Machinery (ACM)

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

Top-Platzierung im internationalen CASP-Wettbewerb

Ein Team aus Jülich gehörte in diesem Jahr erneut zu den erfolgreichsten Teilnehmern des internationalen CASP-Wettbewerbes für computerbasierte Strukturbiologie. Mehr als 200 Forschergruppen maßen sich dieses Jahr darin, die dreidimensionalen Strukturen von Proteinmolekülen mithilfe von Computersimulationen vorherzusagen oder bestehende zu verbessern. Ein Jülicher Team landete dabei ganz vorn: In der Kategorie für Strukturoptimierung ("Refinement"), bei der Modelle mit fehlerhafter Molekülstruktur zu korrigieren waren, belegten Jun.-Prof. Gunnar Schröder und sein Mitarbeiter Dennis Della Corte den zweiten Platz von über 50 Teilnehmern.

Schröder leitet am Forschungszentrum eine Nachwuchsgruppe für computergestützte Strukturbiologie und ist zugleich Juniorprofessor an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Für die von ihm entwickelten Methoden zur Optimierung von Proteinmodellen, die bei vielen hochkarätigen Studienergebnissen der letzten Jahre zum Einsatz kamen, ist der Forscher international bekannt. Um die Wettbewerbsteilnahme zu ermöglichen, stellte das Jülich Supercomputing Centre (JSC) Schröder Rechenzeit auf dem Superrechner JUROPA zur Verfügung.

Proteinmoleküle bestehen aus langen Ketten von aneinandergereihten Aminosäuren, die sich zu extrem vielfältigen und komplexen dreidimensionalen Strukturen zusammenfalten. In diesem "funktionalen Zustand" bilden sie die Grundlage zahlreicher lebenswichtiger Prozesse im Körper. Da viele Proteine mit experimentellen Methoden nicht oder nur mit großem Aufwand strukturell analysiert werden können, gewinnen computergestützte Verfahren immer mehr an Bedeutung. Um die Qualität ihrer Programme zu testen, erhalten Teilnehmer des CASP-Wettbewerbs (die Abkürzung steht für "Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction") die Aminosäuresequenzen von kürzlich entschlüsselten, aber noch nicht öffentlich gemachten Proteinstrukturen und simulieren die Faltung im Computer. Je näher das so modellierte Protein der tatsächlich ermittelten Struktur kommt, desto höher die Platzierung.

Der Wettbewerb fand 2014 zum 11. Mal statt. Die Ergebnisse werden in einer Spezialausgabe des Fachjournals "Proteins" veröffentlicht.

Weitere Informationen:
http://www.predictioncenter.org/casp11

Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie (ICS-6)

Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Neues Schneidwerkzeug für die Proteomik

Ein internationales Forscher-Team mit Beteiligung Jülicher Wissenschaftler hat in der Fachzeitschrift "Nature Methods" ein neues Enzym für die Proteomanalyse vorgestellt. Proteine sind maßgeblich an allen lebenswichtigen Prozessen im Körper beteiligt, etwa als Baumaterial von Haut und Haaren, als Botenstoffe und Antikörper. Gängiges Verfahren für die Analyse aller Eiweiße, die in einer Zelle oder einem Organismus vorkommen, ist die sogenannte Massenspektrometrie. Dabei werden die zu untersuchenden Substanzen verdampft, ionisiert und durch ein elektrisches Feld beschleunigt, sodass sie sich nach dem Verhältnis von Masse zu Ladung auftrennen.

Damit die Methode funktioniert, müssen die Proteine vorab in kleinere Sequenzen, Peptide genannt, zerteilt werden. Proteine sind als lange Ketten von einfacheren Molekülen, den sogenannten Aminosäuren, aufgebaut. Zum Spalten kommt üblicherweise Trypsin zum Einsatz, ein Enzym, das auch im menschlichen Dünndarm aktiv ist. Mit LysargiNase haben die Wissenschaftler nun eine weitere Protease entdeckt, die diese Aufgabe übernehmen kann. Das Besondere daran: LysargiNase setzt den Schnitt beim Teilen der Riesenmoleküle etwas weiter vorne an als Trypsin. Das Enzym trennt nicht hinter, sondern schon vor den Aminosäure-Bausteinen Lysin und Arginin. Auf diese Weise fallen beispielsweise die "Endstücke" der Proteine automatisch ein wenig länger aus und lassen sich besser ionisieren. Dank LysargiNase lassen sie sich also besser erfassen.

Für die Analyse von Proteinen sind die Endstücke nicht nur der Vollständigkeit halber von besonderem Interesse. Sie enthalten wichtige Informationen über die biologische Funktion. Und an ihnen lässt sich ablesen, ob und wie sich Proteine nachträglich in der Zelle verändert haben. Fehlregulierte Prozessierung von Proteinen wird unter anderem mit Alzheimer und Krebserkrankungen in Zusammenhang gebracht. Dr. Pitter Huesgen, der im April 2014 von der kanadischen University of British Columbia ans Forschungszentrum Jülich wechselte, wird am Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik weiter erforschen, inwiefern sich das neue Enzym gewinnbringend für medizinische und biologische Fragestellungen einsetzen lässt. Der Nachwuchsforscher erhielt nun auch einen "Starting Grant" des ERC (European Research Council).

Originalveröffentlichung:
Pitter F. Huesgen, Philipp F. Lange, Lindsay D. Rogers, Nestor Solis, Ulrich Eckhard, Oded Kleifeld, Theodoros Goulas, F. Xavier Gomis-Rüth, Christopher M. Overall: LysargiNase mirrors trypsin for protein C-terminal and methylation-site identification. Nature Methods (Published online 24 November 2014), DOI:10.1038/nmeth.3177. http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.3177.html

Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik, Bereich Analytik (ZEA-3)

Pressemitteilung "Starting Grants" für Nachwuchswissenschaftler

Klinische Studie mit möglichem Parkinson-Impfstoff gestartet

Eine Impfung gegen Parkinson – das ist das Ziel des europäischen SYMPATH-Projektes, an dem auch Wissenschaftler des Jülicher Institute of Complex Systems beteiligt sind. Im Rahmen einer multinationalen Kooperation werden dabei zwei potenzielle Impfstoffe gegen das Protein alpha-Synuclein getestet, dem eine Schlüsselrolle bei Entstehung und Fortschreiten der Krankheit zukommt. Nun sind die Forscher einen wichtigen Schritt vorangekommen: Für einen der beiden Impfstoff-Kandidaten konnte im Dezember die Teilnehmer-Rekrutierung für die erste klinische Studie gestartet werden.

Alpha-Synuclein ist ein im Gehirn sehr häufiges Protein, das vorwiegend in den Synapsen vorkommt. Verklumpt es, bilden sich toxisch wirkende Aggregate, die zum Absterben von Nervenzellen in der Substantia Nigra führen, einer wichtigen Hirnregion für die Bewegungskontrolle. Bei Betroffenen kommt es zu schweren Störungen der Motorik, wie unkontrollierbarem Zittern oder Starre der Muskeln. Durch die Impfung soll das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern gegen alpha-Synuclein angeregt werden, um so dessen Abbau zu fördern. Während bisherige Parkinson-Therapien lediglich die Symptome behandeln, könnte diese Strategie erstmals eine ursächliche Behandlung ermöglichen. In der nun beginnenden Phase-I Studie soll der potenzielle Impfstoff "PD03A" zunächst an gesunden Freiwilligen getestet werden, um seine Sicherheit und Verträglichkeit zu prüfen.

Erweist sich die Substanz dabei als sicher für den weiteren Einsatz, könnten Studien mit Parkinson-Patienten folgen. Eine wichtige Rolle dabei wird das Verfahren sFIDA spielen, das Forscher um Prof. Dieter Willbold am Jülicher Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie, und am Institut für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf entwickelt haben. Der hochempfindliche Labortest weist selbst kleinste Mengen von Proteinaggregaten in Körperflüssigkeiten nach und soll zeigen, in welchem Maße die Konzentration der alpha-Synuclein-Aggregate beeinflusst wird.

SYMPATH wird von der Europäischen Union mit rund sechs Millionen Euro gefördert und durch das österreichische Biotech-Unternehmen AFFiRiS koordiniert.

Website des SYMPATH-Projekts

Einsatz von sFIDA für die Frühdiagnose der Alzheimerschen Demenz

Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie (ICS-6)

Grenzflächen besser verstehen

Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat eine neue Methode entwickelt, mit der chemische Prozesse an Grenzflächen genauer als bislang analysiert werden können. Standing Wave Ambient Pressure Photoelectron Spectroscopy (SWAPPS) soll es ermöglichen, diese Prozesse besser zu verstehen und künftig gezielter zu nutzen – etwa für effektivere Batterien, Brennstoffzellen und Photovoltaik-Zellen. An der Entwicklung beteiligt waren auch Forscher des Jülicher Peter Grünberg Instituts. Die Methode stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Nature Communications" vor.

Chemische Prozesse an Grenzflächen spielen eine wichtige Rolle bei der Korrosion von Stoffen. Sie werden aber auch zur Energiespeicherung und -wandlung genutzt, etwa in Brennstoffzellen und Batterien. Bei diesen Prozessen handelt es sich um Effekte, die in den sehr dünnen Schichten zwischen Stoffen in unterschiedlichen Zuständen auftreten, beispielsweise zwischen flüssigen und gasförmigen oder zwischen festen und flüssigen Substanzen. Allerdings sind die Prozesse sehr komplex und noch nicht in allen Details entschlüsselt. Um sie besser zu verstehen, analysieren Forscher die Strukturen von Grenzflächen. SWAPPS erlaubt es, jedes chemische Element in solchen Grenzflächen zu untersuchen – und zwar bis in den Subnanometer-Bereich, also in dem Bereich, der kleiner als ein Milliardstel Meter ist. Dafür kombiniert SWAPPS zwei gängige Methoden der Röntgenspektrometrie, die bislang unabhängig voneinander verwendet wurden: die Umgebungsdruck-Röntgen-Photoelektronenspektrometrie (ambient pressure x-ray photoelectron spectroscopy – APXPS) und die sogenannten stehenden Wellen (standing wave – SW). Der Vorteil gegenüber anderen Methoden: SWAPPS benötigt kein Ultrahochvakuum und liefert auch aussagekräftige Ergebnisse bei Prozessen, die unter hohem Druck und hohen Temperaturen ablaufen. Das haben Versuche der Forschergruppe mit einem Flüssigkeitsfilm aus Natrium- und Caesiumhydroxid auf einem Eisenoxid-Festkörper bestätigt.

Am Forschungszentrum Jülich wurden die abschließenden Untersuchungen des Projekts durchgeführt. Das Peter Grünberg Institut, Bereich Elektronische Eigenschaften (PGI-6), will die Methode gemeinsam mit den amerikanischen Partnern von der University of California Davis, dem Lawrence Berkeley National Laboratory und dem IBM Almaden Research Center weiterentwickeln und bei künftigen Projekten einsetzen.

Originalpublikation:
Slavomir Nemsak, Andrey Shavorskiy, Osman Karslioglu, Ioannis Zegkinoglou, Arunothai Rattanachata, Catherine S. Conlon, Armela Keqi, Peter K. Greene, Edward C. Burks, Farhad Salmassi, Eric M. Gullikson, See-Hun Yang, Kai Liu, Hendrik Bluhm und Charles S. Fadley: Concentration and chemical-state profiles at heterogeneous interfaces with sub-nm accuracy from standing-wave ambient-pressure photoemission. Nature Communications 5, Article number: 5441, veröffentlicht am 17. November 2014. DOI: 10.1038/ncomms6441
http://www.nature.com/ncomms/2014/141117/ncomms6441/abs/ncomms6441.html

Peter Grünberg Institut, Bereich Elektronische Eigenschaften (PGI-6)

Pressemitteilung des Lawrence Berkeley National Laboratory vom 2. Dezember 2014 (in englischer Sprache):
A Better Look at the Chemistry of Interfaces

Energiespeicher für die Zukunft

Was leisten heutige Speicherlösungen? Welche neuen Technologien stehen in den Startlöchern, um in Zukunft Engpässe bei der Stromversorgung zu überbrücken? Und wie steht es um Alternativen, die es ermöglichen, auch in der Wärmeversorgung und im Verkehr vom Erdöl und anderen fossilen Energieträgern wegzukommen? In der Oktoberausgabe des Physik Journals geben Prof. Ferdi Schüth, Vizepräsident der Max-Planck-Gesellschaft und Direktor am Mülheimer Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, und Prof. Rüdiger-A. Eichel, Direktor am Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich, einen Überblick über das Leistungsvermögen aktuell verfügbarer Energiespeicher und das Potenzial von Speichertechnologien, die sich derzeit noch in der Entwicklung befinden. Speichertechnologien spielen schon heute im Energiesystem eine wichtige Rolle, die durch den Ausbau der fluktuierenden erneuerbaren Energien noch erheblich an Bedeutung gewinnen wird.

Originalveröffentlichung:
Ferdi Schüth, Rüdiger-A. Eichel: Energiespeicher für die Zukunft. Physik Journal 10/2014, S. 31-36.
http://www.pro-physik.de/details/physikjournalArticle/6711171/Energiespeicher_fuer_die_Zukunft.html

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)

Jülicher Brennstoffzellen für Klimaschutz ausgezeichnet

Die Initiative KlimaExpo.NRW hat die Erforschung und Entwicklung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen am Forschungszentrum Jülich als beispielhaften Beitrag für den Klimaschutz ausgewählt und in die Liste der qualifizierten Projekte aufgenommen. Seit über 62.000 Stunden läuft ein Stapel planarer Festoxid-Brennstoffzellen (engl. "Solid Oxide Fuel Cells", SOFC) des Instituts für Energie- und Klimaforschung mittlerweile in einem Langzeitversuch. Die Laufzeit von sieben Jahren ist Weltrekord und zeigt, dass die Brennstoffzelle reif für die Anwendung ist.

Zellen dieses Typs könnten in Blockheizkraftwerken etwa private Haushalte oder auch industrielle Betriebe mit Strom und Wärme versorgen. Darüber hinaus eignen sie sich zur Stromerzeugung an Bord von Fahrzeugen. Derzeit wird außerdem erprobt, inwiefern sich Festoxid-Brennstoffzellen für die Hochtemperatur-Elektrolyse einsetzen lassen, um effizient Wasserstoff herzustellen. In einer weiteren Ausführung werden die Zellen gar als Hochtemperatur-Metall-Luft-Batterie betrieben. Dabei erzeugt die SOFC wahlweise Strom oder speichert überschüssige Energie in Form von Sauerstoff. Dieser wird wiederum genutzt, um ein Metall zu oxidieren oder zu reduzieren – was dem Entladen und Laden der Batterie entspricht.

Die KlimaExpo.NRW wurde von der NRW-Landesregierung ins Leben gerufen. Bis zum Jahr 2022 durchleuchtet die Initiative die Projektlandschaft in NRW nach Vorzeigeprojekten, die den "Fortschrittsmotor Klimaschutz" besonders gut illustrieren.

KlimaExpo NRW

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1)

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffstruktur und -eigenschaften (IEK-2)

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)

Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik, Bereich
Engineering und Technologie (ZEA-1)

Erste Tagung von EUROfusion in Jülich

Rund 50 europäische Spezialisten aus dem Forschungsbereich Plasma-Wand-Wechselwirkung diskutierten Ende November am Forschungszentrum über das aktuelle Forschungsprogramm zum internationalen Fusionsexperiment ITER. Der Workshop war das erste Treffen der Jülicher Plasmaphysiker unter dem Dach des Konsortiums EUROfusion, das in diesem Jahr gegründet wurde. Die Dachorganisation umfasst 29 wissenschaftliche Einrichtungen aus 26 Ländern und soll dazu beitragen, Ressourcen noch effizienter auf das gemeinsame Ziel – das erste Fusionskraftwerk – auszurichten.

Jülicher Wissenschaftler koordinieren unter anderem ein Arbeitspaket zum Thema "Plasma Facing Components", das in diesem Jahr mit etwa 3 Millionen Euro von der Europäischen Union zusätzlich gefördert wird. Hauptaugenmerk liegt auf der Auslegung des sogenannten Divertors. Diese Komponente spielt eine Schlüsselrolle, um die Fusionsreaktion aufrechtzuerhalten. In einem Fusionsreaktor verschmelzen Atomkerne ähnlich wie im Innern eines Sterns. Prallplatten am Boden der Brennkammer fangen störende, höchst energiereiche Teilchen und Verunreinigungen aus dem über 100 Millionen Grad heißen Plasma ab, die danach neutralisiert und abgepumpt werden.

ITER soll erstmals im Kraftwerksmaßstab die Energieerzeugung durch Kernfusion demonstrieren. Nachdem letztes Jahr entschieden wurde, den Divertor bereits von Anfang an aus Wolfram herzustellen, gilt es nun, den Werkstoff für den Einsatz unter Extrembedingungen weiter zu prüfen und zu optimieren. "Bisher ist nur sicher geklärt, wie sich Wolfram nach einigen Hundert und Tausend Lastzyklen verhält. Nach einer längeren Belastung in Richtung einer Million Zyklen treten aber neue Materialeigenschaften auf, etwa das Wachstum von Rissen, die wir berücksichtigen müssen", so Workshop-Organisator und Projektleiter Dr. Sebastijan Brezinsek vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Im Projekt sollen unter anderem auch neue Messmethoden entwickelt werden, mit denen sich der Zustand der Wand während des Betriebs überwachen lässt.

Forschung am Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Plasmaphysik (IEK-4)

Informationen zu EUROfusion

Preis für "Forschungstreiber der thermischen Spritztechnik"

Prof. Detlev Stöver erhielt den Skaupy-Preis 2014 des Gesamtausschusses Pulvermetallurgie. Das Gremium honorierte mit der Auszeichnung die "herausragenden Arbeiten in Forschung und Industrie" des ehemaligen Direktors des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren.

Die Preisurkunde würdigt Stöver "als einen der Forschungstreiber der thermischen Spritztechnik für Gasturbinen und Hochtemperaturbrennstoffzellen". Im Zentrum seines wissenschaftlichen Interesses habe stets die Pulvermetallurgie gestanden. In jüngster Zeit war der Physiker für die Entwicklung und Herstellung von hochporösen Materialien verantwortlich, die als medizintechnische Implantate und Gasseparationsmembranen an der Schwelle zur Anwendung stehen.

Der SKAUPY-Preis geht zurück auf den Wiener Franz Skaupy, der sich in den zwanziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts durch grundlegende Forschungsarbeiten um die Pulvermetallurgie im Bereich Hartmetall und im Besonderen um das Metall Wolfram hervorgetan hat.

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1)

Fachverband Pulvermetallurgie

Aktuelle Termine

Auf Seite http://www.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:

Infos zur Karriere in Jülich

29. Januar 2015, Career-Center RWTH Aachen
Für Hochschulabsolventen und Studierende aus unterschiedlichen Disziplinen bietet das Forschungszentrum Jülich attraktive Einstiegs- und Entwicklungsmöglichkeiten. Bei der Veranstaltung im Career-Center der RWTH erfahren Interessierte am Jülicher Stand mehr über spannende Herausforderungen und vielseitige Aufgaben in Wissenschaft, Forschungsmanagement und Infrastruktur.

Mehr Informationen zur Karriere-Infoveranstaltung



Pressekontakt für die Kurznachrichten: Erhard Zeiss, Tel. 02461 61-1841, e.zeiss@fz-juelich.de


Servicemenü

Homepage