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Kurznachrichten Dezember 2015

Mit HALO zum Nordpol

Ozon ist ein Treibhausgas. Seine Wirkung auf das bodennahe Klima ist in der Tropopausenregion in circa 7 bis 17 Kilometern Höhe am größten. Die dort ablaufenden komplexen Prozesse sind Gegenstand einer umfangreichen Messkampagne mit dem deutschen Forschungsflugzeug HALO, an der auch Jülicher Klimaforscher beteiligt sind. In dieser Woche finden erste Testflüge von Oberpfaffenhofen aus statt; zwischen Januar und März 2016 startet HALO im schwedischen Kiruna zu Flügen über das Eismeer in Richtung Grönland und Nordpol.

Ziel der Kampagne "POLSTRACC" (The Polar Stratosphere in a Changing Climate) ist es, die Prozesse, die Ozon und andere klimawirksame Spurengase in der arktischen Tropopausenregion im Winter beeinflussen, besser zu verstehen. Mit einer Flughöhe bis zu 15 Kilometern und einer Reichweite von mehr als 8.000 Kilometern ist HALO für solche Studien besonders geeignet.

Ein wichtiges Messgerät an Bord von HALO ist das Infrarotspektrometer GLORIA, das Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam entwickelt und gebaut haben. Mit GLORIA können Temperatur, Wolkenparameter und eine Vielzahl von Spurengasen in der Atmosphäre viel detaillierter beobachtet werden als bisher.

"POLSTRACC" wird vom KIT koordiniert. Weitere Partner im Projekt sind neben dem Forschungszentrum Jülich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie die Universitäten Heidelberg, Frankfurt, Mainz und Wuppertal.

Das "High Altitude and Long Range Research Aircraft", kurz HALO, am Hangar in OberpfaffenhofenDas "High Altitude and Long Range Research Aircraft", kurz HALO, am Hangar in Oberpfaffenhofen. Im Dezember 2015 hob das Forschungsflugzeug hier zu Testflügen ab.
Copyright: Andreas Minikin/DLR

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Stratosphäre (IEK-7)

Pressemitteilung des KIT

HALO-Bildergalerie des DLR

Messung von Treibhausgasen: Europa baut Netzwerk aus

Im Jahr 2008 gründeten europäische Klimaforscher die Infrastruktur "Integrated Carbon Observation System" (ICOS), um die Messung von Kohlenstoffdioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen zu vereinheitlichen. Nun hat das Netzwerk eine neue Stufe erreicht: Die Europäische Kommission hat ihr den Status eines European Research Infrastructure Consortium (ERIC) verliehen. Dadurch erweitern sich die Möglichkeiten von ICOS, etwa was rechtliche Rahmenbedingungen in den einzelnen Mitgliedsstaaten anbelangt. Das Konsortium wird ab Januar 2016 den auf zunächst 20 Jahre angelegten Betrieb aufnehmen. Zu den beteiligten Einrichtungen zählt auch der Bereich Agrosphäre des Jülicher Instituts für Bio- und Geowissenschaften.

ICOS verbindet Beobachtungseinrichtungen für Atmosphäre, Landökosysteme und Meere zu einem Gesamtnetzwerk. Ziel ist es unter anderem, Kohlenstoffflüsse europaweit vollständig zu bilanzieren. Dafür werden über ganz Europa verteilt standardisierte Messungen durchgeführt. Die Daten werden allen interessierten Nutzern zur Verfügung gestellt.

Die Jülicher Agrosphärenforscher beteiligen sich mit Messungen des Treibhausgasaustauschs zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre im Einzugsgebiet der Rur. Hierzu werden entsprechende Messstationen seit 2011 im Rahmen der Helmholtz-Initiative TERENO (Terrestrial Environmental Observatories) betrieben – und zwar auf Ackerland am Standort Selhausen und auf Grünland in Rollesbroich. Am Waldstandort Wüstebach im Nationalpark Eifel zeichnen die Wissenschaftler bereits seit 2009 in Kooperation mit der Universität Trier kontinuierlich entsprechende Daten auf. Im Rahmen von ICOS wurden die Messstationen erweitert und verstetigt.

Durch die kontinuierlichen Messungen können die Jülicher Forscher sehr genau erfassen, wann und in welchem Ausmaß ein Ökosystem beispielsweise zusätzliches CO2 an die Atmosphäre abgibt – oder CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt und damit den menschlichen Treibhausgas-Emissionen entgegenwirkt. Der Aufbau des deutschen Beitrags zu ICOS wird von verschiedenen Bundes- und Landesministerien gefördert.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3)

Pressemitteilung von ICOS

Helmholtz-Initiative TERENO (Terrestrial Environmental Observatories)

Mehr ernten, ohne dem Boden zu schaden

Wie kann der Ertrag landwirtschaftlicher Flächen gesteigert werden, ohne dass die Bodenqualität leidet? Dieser Frage gehen Wissenschaftler seit Oktober 2015 im Rahmen der neuen Förderinitiative "BonaRes – Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie" nach. Die Forscher wollen in verschiedenen Projekten herausfinden, wie sich Landnutzung auf die vielfältigen Funktionen von Böden auswirkt. Außerdem wollen sie Strategien für eine nachhaltige Nutzung und Bewirtschaftung von Böden erarbeiten.
Hintergrund sind die wachsende Weltbevölkerung, die es zu ernähren gilt, der Klimawandel und die Konkurrenz um Flächen für Nahrung, Rohstoffe oder Energie. An den BonaRes-Projekten sind 48 deutsche Forschungseinrichtungen und Institutionen beteiligt, darunter auch Forscher vom Jülicher Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3). Diese erhalten für ihre Arbeiten ca. 1,8 Millionen Euro für die nächsten drei Jahre.

Prof. Nicolas Brüggemann koordiniert das Teilvorhaben INPLAMINT. Hier wollen Forscher von acht Einrichtungen die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, Boden und Mikroorganismen an verschiedenen Standorten charakterisieren und mithilfe des gewonnenen Wissens Verfahren zur Optimierung dieser Wechselwirkungen entwickeln. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dies der Schlüssel ist, um die Nährstoffnutzungseffizienz landwirtschaftlicher Anbausysteme zu maximieren.

Im Vorhaben InnoSoilPhos suchen Forscher nach innovativen Lösungen für ein nachhaltiges Management von Phosphor im Boden. Dieser Nährstoff ist wichtig für den Stoffwechsel von Pflanzen. Ein Mangel führt zu Wachstumsstillstand und schlechten Erträgen. Die Jülicher Wissenschaftlerin Dr. Nina Siebers will herausfinden, wie gut Ober- und Unterboden der wichtigsten Bodentypen Deutschlands mit Phosphor versorgt sind. Darüber hinaus entwickelt sie einen Test, mit dem sich verlässlich bestimmen lässt, wie viel Phosphor im Boden tatsächlich für Pflanzen verfügbar ist.

SOIL3 beschäftigt sich mit Unterböden. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie das gesamte Bodenvolumen noch besser für das Pflanzenwachstum genutzt werden kann. Dafür vergleichen die Forscher verschiedene Optimierungsansätze. Dr. Anne Berns und ihre Kollegen vom IBG-3 untersuchen hierbei, wie Nutzpflanzen Nährstoffe und Wasser aus dem Unterboden aufnehmen. Neben geophysikalischen Imagingverfahren und Modellierungen ist eine Kernaktivität der Aufbau eines neuen Multikollektor-ICP-Massenspektrometer-Großgerätes. Damit lässt sich über Isotopenanalysen erstmals bestimmen, aus welchen Bodenbereichen die Pflanzen ihre Nährstoffe aufnehmen. SOIL3 wird von der Universität Bonn geleitet. Der Koordinator Prof. Wulf Amelung vom Lehrstuhl "Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie" ist zugleich Institutsleiter am IBG-3.

BonaRes ist eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der "Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030". Für die Maßnahme stellt das BMBF in den kommenden drei Jahren rund 33 Millionen Euro zur Verfügung.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3)

"BonaRes – Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie"

"Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030"

Biomasse besser verwerten

Ein internationales Forscherteam hat mithilfe von Neutronen mit bisher unerreichter Detailtreue die Struktur einer Enzymklasse untersucht, die zur Gewinnung von Energie und Wertstoffen aus Pflanzen genutzt werden kann. Bei der Untersuchung des Enzyms aus der Klasse der Glycosidasen kam unter anderem das Neutronen-Diffraktometer BIODIFF zum Einsatz, das das Jülich Centre for Neutron Science (JCNS) gemeinsam mit der Technischen Universität München betreibt. Die Ergebnisse sind ein Schlüssel dazu, die großtechnische Verarbeitung von Biomasse zu verbessern.

Glykosidasen beschleunigen die Abbaureaktion von Hemicellulose aus Pflanzenzellwänden zu einfachen Zuckern, einem Grundstoff für die Herstellung von Kunststoffen, chemischen Zwischenprodukten oder Biokraftstoffen. Ein wichtiges Forschungsziel ist es, diese Enzyme so zu verändern, dass sie auch bei hohem (alkalischen) pH-Wert effizient arbeiten. Dazu ist ein detailliertes Verständnis der chemischen Reaktionen im Enzym nötig, insbesondere die Kenntnis der genauen Position aller Wasserstoffatome im aktiven Zentrum des Enzyms vor, während und nach der Reaktion.

Mittels Neutronenstreuung an Glykosidase-Kristallen entdeckten die Wissenschaftler, dass die Position einer bestimmten Aminosäure-Seitenkette entscheidend für die Aktivität des Enzyms ist. Dieses Wissen lässt sich nutzen, die Glycosidase so zu verändern, dass sie Biomasse auch unter alkalischen Bedingungen effizient abbaut.

Jülich Centre for Neutron Science (JCNS)

Pressemitteilung der Technischen Universität München

Auszeichnung für Jülicher Neutronen-Forscher

Prof. Dieter Richter vom Jülich Centre for Neutron Science und vom Institute of Complex Systems hat für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Weichen Materie den Staudinger-Durrer-Preis erhalten. Die Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich würdigt mit dem Preis herausragende Beiträge zur Materialforschung.

So hat Richter mithilfe hochauflösender Neutronenstreumethoden maßgeblich zum Verständnis der Dynamik von Polymeren und biologischen Makromolekülen beigetragen. Die Erkenntnisse sind etwa für die Verarbeitung von Kunststoffen wichtig und kamen darüber hinaus bei der Entwicklung winterfester Dieselkraftstoffe und umweltverträglicher Farblöser zum Tragen. In der biomedizinischen Forschung eröffneten sie Möglichkeiten, die Funktionalität von Eiweißmolekülen genauer zu ergründen.

Mit der Ehrung würdigt die ETH Zürich außerdem Richters erfolgreiche Bemühungen, die europäischen Forschergruppen auf dem Gebiet der Weichen Materie besser zu vernetzen. So gehörte er unter anderem zu den Begründern des europäischen Exzellenznetzwerks "SoftComp" sowie der internationalen Tagungsreihe "International Soft Matter Days". Schließlich dankt die ETH Richter mit dem Preis für sein Engagement als Mitglied der Forschungskommission des Schweizer Paul Scherrer Instituts (PSI), mit dem die ETH Zürich eng verbunden ist.

Der Jülicher Institutsbereich Neutronenstreuung (ICS-1/JCNS-1)

Videoaufzeichnung der Preisverleihung

"MAGicSky": Forschung für energieeffiziente Computerbauteile

Prozessoren und Datenspeicher, die weniger Energie brauchen: Sie sind das Ziel des Forschungsprojekts "MAGicSky", das im September an den Start ging. Jetzt wurde die offizielle Website des Projekts mit Informationen über Ziele und Partner freigeschaltet.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Frankreich, Deutschland, Großbritannien und der Schweiz verfolgen in dem Projekt ein innovatives Konzept für neuartige Rechnerkomponenten auf der Basis von magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Sie wollen anhand erster nanomagnetischer Bauteile demonstrieren, dass sich Skyrmionen grundsätzlich für die Informationsverarbeitung nutzen lassen – und damit den Weg ebnen für eine industrielle Entwicklung. Die EU fördert das mit rund 3,3 Millionen Euro.

Skyrmionen gehören zu den kleinsten bekannten stabilen magnetischen Gebilden. Man kann sie sich als zweidimensionale magnetische Wirbel aus nur wenigen Atomen an der Oberfläche oder Grenzfläche dünner Metallfilme vorstellen. Ihre magnetischen Momente zirkulieren mit einem festen Drehsinn innerhalb einer Ebene. Die an "MAGicSky" beteiligten Gruppen der Uni Hamburg, der Uni Kiel und des Forschungszentrums Jülich hatten die – sehr beständigen – Wirbel erst vor wenigen Jahren entdeckt. "Nanomagnetische Bauteile auf der Basis von Skyrmionen könnten zu einem Durchbruch in der Energieeffizienz führen. Smartphones und Laptops müssten dann viel seltener geladen werden als heute, Rechenzentren benötigten weniger Energie", erläutert Prof. Stefan Blügel, Direktor des Jülicher Peter Grünberg Instituts und des Institute for Advanced Simulation. Seine Gruppe erforscht die theoretischen Grundlagen von "MAGicSky".

Jedes Skyrmion soll zukünftig ein Bit speichern. Durch ihre geringe Größe lässt sich eine hohe Dichte erreichen. Anders als bei Festplatten, die zum Einschreiben und Auslesen von Daten in Rotation versetzt werden, sollen sich bei den Skyrmionen-basierten Bauteilen die Bits durch das Material hindurch bewegen, ähnlich wie elektrischer Strom durch einen Draht fließt. Mechanisch bewegliche Teile werden nicht benötigt, lediglich schwache elektrische Ströme; das spart Energie. Die Daten würden außerdem nicht-flüchtig gespeichert, wären also nach dem Einschalten sofort verfügbar. Die angestrebten Bauteile sollen mit Techniken herstellbar sein, die heute schon industrieller Standard sind.

Projekt-Website "MAGicSky"

Pressemitteilung vom 16.10.2015 "Neuer Magneteffekt erspürt Nanomagnetwirbel"

Pressemitteilung vom 20.10.2014 "Neue Magnetmaterialien für die Informationstechnologie"

Pressemitteilung vom 21.7.2011 "Neue magnetische Ordnung entdeckt"

Peter Grünberg Institut, Bereich "Quanten-Theorie der Materialien" (PGI-1/IAS-1)

DPG-Preis für Christoph Buchal

Prof. Christoph Buchal erhält den Robert-Wichard-Pohl-Preis 2016 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). Die DPG würdigt mit der Auszeichnung den Einsatz des Wissenschaftlers vom Peter Grünberg Institut "bei der Vermittlung von physikalischen Inhalten in Öffentlichkeit, Schule, Universität und bei zahlreichen Lehrerfortbildungen". Die Auszeichnung wird im kommenden Jahr auf der 80. Jahrestagung der DPG vom 6. bis 11. März in Regensburg verliehen.

Erst im vergangenen Jahr wurde Buchal mit einer "Wilhelm und Else Heraeus-Seniorprofessur für innovative Ausbildungskonzepte im Fach Physik" ausgezeichnet. Der Physiker ist unter anderem Autor der Bücher "Energie", "Klima" und "Strom", die auch im Unterricht an Schulen und Universitäten eingesetzt werden.

Peter Grünberg Institut, Bereich Halbleiter-Nanoelektronik (PGI-9)

Pressemitteilung der DPG

Jülich hat zwei neue Helmholtz-Postdocs

Zwei Jülicher Postdocs wurden für das "Helmholtz-Postdoktoranden-Programm" ausgewählt: Dr. Alexander Grünberger vom Institut für Bio- und Geowissenschaften und Dr. Katherine MacArthur vom Peter Grünberg Institut. Das Programm richtet sich an junge Nachwuchskräfte, die in den vergangenen zwölf Monaten eine herausragende wissenschaftliche Promotion im In- oder Ausland abgeschlossen haben. Sie erhalten drei Jahre lang jeweils 100.000 Euro pro Jahr. Die Hälfte davon kommt aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft, die andere aus den gastgebenden Instituten.

Der Bioverfahrenstechniker Dr. Alexander Grünberger erforscht, wie man mithilfe von optogenetischen Methoden das Wachstum und den Stoffwechsel von einzelnen Bakterienzellen kontrollieren kann. Optogenetik bedeutet, dass Gene gezielt so verändert werden, dass sie mit Licht an- und ausgeschaltet werden können. Ziel des 30-Jährigen ist es, die Zelldynamik zu verstehen und die Vorteile der Optogenetik für die angewandte Biotechnologie zu demonstrieren.

Die Materialwissenschaftlerin Dr. Katherine MacArthur untersucht neuartige Nanopartikel als Katalysatoren, das heißt als Reaktionsbeschleuniger, für Wasserstoff-Brennstoffzellen. Die 26-Jährige nutzt die Elektronenmikroskopie, um Methoden für eine verbesserte quantitative Charakterisierung der Partikelstruktur und
-zusammensetzung auf atomarer Skala zu entwickeln. Ihr Ziel ist es, die katalytische Aktivität der Partikel zu verbessern.

Institut für bio- und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie (IBG1)

Peter Grünberg Institut, Bereich Mikrostrukturforschung (PGI-5)

Mediathek

effzett und Jahresbericht sind "exzellent"

Beim International Corporate Media Award haben die effzett, das Magazin über Jülicher Forschungsthemen, und der Jülicher Jahresbericht einen "Award of Excellence" gewonnen – die effzett für die Titelgeschichte der Ausgabe 03/2014, der aktuelle Jahresbericht für das Layout.

In diesen Tagen ist eine neue Ausgabe der effzett erschienen. Schwerpunktthema ist die Klimaforschung und welchen Beitrag die Jülicher Forscherinnen und Forscher dazu leisten: Was haben die bislang fünf Berichte des Weltklimarats gebracht? Was bedeuten die Ergebnisse für die Politik und was rückwirkend für die Forschung? Weitere Beiträge erklären, welchen Nutzen Kristallfehler haben, wie Pflanzen ihre Biomasse verteilen und was das Gehirn mit einer Autobahn gemeinsam hat.

Das Magazin erscheint in einer digitalen Version für Android-Tablets und iPads sowie als gedrucktes Heft auf Deutsch und Englisch. Die Druckfassung steht als ePaper und als PDF-Dokument im Netz.

Die effzett in der Mediathek

Festvortrag 2015: "Materialien und Prozesse für die Energiewende"

Die Energiewende erfolgreich gestalten und den Anteil erneuerbarer Energie an unserem Energieverbrauch schnell steigern: Dazu will das neue Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg (HI ERN) als Außenstelle des Forschungszentrums Jülich einen wichtigen Beitrag leisten. Prof. Peter Wasserscheid, Gründungsdirektor des HI ERN und gleichzeitig Direktor des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-11), stellte hierfür im November in seinem Vortrag im Rahmen der festlichen Jahresveranstaltung des Forschungszentrums Ansätze vor, an denen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seines Instituts forschen. Dazu gehört zum Beispiel "druckbare Photovoltaik" für eine kostengünstige Solarenergieversorgung.

Ein Mitschnitt des Vortrags von Prof. Peter Wasserscheid ist jetzt zusammen mit einer Bildergalerie vom Festabend im Bonner Landesmuseum in der Mediathek des Forschungszentrums zu finden

Aktuelle Termine

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

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


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