Navigation und Service

Kurznachrichten November 2017

IAGOS fliegt mit Hawaiian Airlines

Premiere für den ersten US-amerikanischen Partner von IAGOS: In Honolulu ging im Oktober offiziell ein Airbus A330 der Hawaiian Airlines für das internationale Klimaforschungsprojekt an den Start. IAGOS steht für "In service Aircraft for a Global Observing System" und wird vom Forschungszentrum Jülich mit koordiniert. In dem Projekt sammeln Messinstrumente an Bord von Verkehrsflugzeugen seit 1994 Daten zu Temperatur sowie der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Die Daten stehen weltweit Klimaforschern zur Verfügung. Besonders viele Flüge absolvieren die bisher acht Linienmaschinen über dem Nordatlantik und Europa, sie messen jedoch auch über Nordamerika, Afrika und Asien. Das neunte Flugzeug, der Airbus der Hawaiian Airlines, schließt die Lücke über dem Pazifik. Das Streckennetz der Fluggesellschaft umfasst Ziele in den USA, Australien, Neuseeland und Zentralpazifik (Tahiti) sowie China, Südkorea und Japan.

Die neuen Daten werden zum ersten Mal ausführliche Studien zur chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre im zentralen Pazifik nördlich und südlich des Äquators erlauben – eines der saubersten Gebiete auf der Erde. Bereits die ersten Flüge über den Äquator zeigten sehr niedrige Ozonkonzentrationen, was auf eine sehr geringe Konzentration von Ozon-Vorläufergasen wie etwa Stickoxiden hinweist. Außerdem versprechen die gemessenen Daten weitere Erkenntnisse zum Ferntransport von Luftverschmutzung über den Pazifik an die US-Westküste.

Pressemitteilung von Hawaiian Airlines vom 20. November 2017

Webseite von IAGOS

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Troposphäre (IEK-8)

"Akkord" steuert Spermien

Forscher und Ingenieure fragen sich seit langem, wie sogenannte "Mikroschwimmer" wie Spermien oder Bakterien "navigieren". Während die einen biologische Mikroschwimmer noch besser verstehen möchten, hoffen die anderen auf Fortschritte bei der Entwicklung synthetischer Mikroroboter. Wissenschaftler aus Jülich und vom Forschungsinstitut Caesar in Bonn haben nun herausgefunden, dass Spermien zur Navigation ein Prinzip nutzen, das aus der Musik bekannt ist: Der Spermienschwanz schwingt ähnlich wie eine Gitarrensaite, allerdings mit zwei Frequenzen oder "Noten", also einem Akkord.

Der Spermienschwanz besitzt grundsätzlich mehrere Funktionen: Er dient als Propeller, der das Spermium antreibt; als Antenne, die Sinnesreize aus der Umgebung aufnimmt und verarbeitet, und als Ruder, mit dem Spermien ihre Schwimmbahn korrigieren. Spermien schwimmen vorwärts, indem sie mit dem Schwanz "wackeln". Wenn die Schlagbewegung wie eine Welle entlang des Schwanzes läuft, wird die Flüssigkeit nach hinten verdrängt und das Spermium nach vorne gestoßen. Um zu navigieren, schlägt der Schwanz mehr zu einer Seite hin, wie das Ruder eines Bootes. Deshalb schwimmen Spermien auf gekrümmten Bahnen.

Die neuen Forschungsergebnisse zeigen, dass Spermien einen physikalischen Kniff verwenden, um einen asymmetrischen Schlag zu erzeugen. Nicht nur eine, sondern zwei Wellen wandern entlang des Schwanzes: eine mit der Grundfrequenz und die andere mit der doppelten Frequenz. Musikalisch ausgedrückt: Spermien spielen mit "Noten" unterschiedlicher Oktaven. Wenn sich diese beiden Wellen überlagern, ändert sich die Auslenkung der Welle mit der Zeit. Deshalb wellt sich der Schwanz mehr zu einer Seite. Zu einem Schiffsruder gibt es gewichtige Unterschiede: Die Symmetrie wird wie beim Ruder nicht räumlich gebrochen, sondern zeitlich. Am Steuer stehen Botenstoffe: Die Forscher zeigten, dass Progesteron, ein weibliches Sexhormon, die beiden Wellen oder "Noten" aufeinander abstimmt und so die Schwimmbahn ändert.

Originalpublikation:
Guglielmo Saggiorato, Luis Alvarez, Jan F. Jikeli, U. Benjamin Kaupp, Gerhard Gompper, and Jens Elgeti:
Human sperm steer with second harmonics of the flagellar beat.
Nature Communications 8, 1415 (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-01462-y

Institutsbereich Theorie der Weichen Materie und Biophysik (ICS-2 / IAS-2)

Pressemitteilung: Spermien navigieren im "Akkord", Forschungsinstitut Caesar

Center of advanced european studies and research (Caesar)

Spart Energie: Daten mit topologischen Magneten speichern

Informationen schnell, energiesparend und auf engstem Raum zu speichern, zu lesen und zu schreiben sind grundlegende Anforderungen an heutige und zukünftige Informationsspeicher. Dabei sind magnetische Materialien besonders erprobte Träger von Information. Physiker des Forschungszentrums Jülich haben nun gezeigt, dass die Kontrolle der magnetischen Orientierung in bestimmten Isolatoren mithilfe elektrischer Felder noch besser gelingen kann. Die Wissenschaftler konnten zudem mittels Computersimulationen Materialien vorschlagen, um dieses Phänomen experimentell nachzuweisen.

Als Folge der sogenannten Spin-Bahn-Wechselwirkung kann ein elektrisches Feld eine Kraft auf einen Magneten ausüben, wodurch dieser seine magnetische Ausrichtung im Raum ändert. Während vor diesem Hintergrund bisher überwiegend metallische Festkörper untersucht wurden, legten die Jülicher Forscher Ihren Fokus stattdessen auf isolierende Systeme. Im Gegensatz zu Metallen sind der elektrische Widerstand und entsprechende Energieverluste in diesen Materialien verschwindend gering.

Die Forscher entdeckten, dass ein nahezu verlustfreies Schalten des Magneten genau dann möglich ist, wenn sich aufgrund eines Phasenübergangs die Topologie des Isolators mit seiner magnetischen Orientierung ändert. Topologie ist ein mathematisches Konzept und beschreibt, dass grundlegende Eigenschaften von Objekten unter kontinuierlichen Deformationen gleich bleiben. Die Erkenntnisse der Physiker können helfen, neue isolierende und metallische Magneten für Datenspeicher der Zukunft zu entwickeln.

Originalveröffentlichung:
Jan-Philipp Hanke, Frank Freimuth, Chengwang Niu, Stefan Blügel, Yuriy Mokrousov: Mixed Weyl semimetals and low-dissipation magnetization control in insulators by spin-orbit torques.
Nature Communications 8, 1479 (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-01138-7

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

Nachwuchsgruppe Topological Nanoelectronics

Vielzitiert und herausragend: Vier Jülicher Forscher ausgezeichnet

Die Analyseplattform "Web of Science" hat vier Jülicher Wissenschaftler aufgrund ihrer vielfach rezipierten Publikationen als "Highly Cited Researcher" ausgezeichnet. Die entsprechende Ehrung wird vergeben, wenn man zu dem einem Prozent der am meisten zitierten Autoren seines Fachgebiets zählt. Im Forschungszentrum Jülich sind dies Prof. Simon Eickhoff vom Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin und dem Institut für systemische Neurowissenschaften der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, PD Martin Schultz vom Jülich Supercomputing Centre, Prof. Martin Winter vom Helmholtz-Institut Münster (HI MS) – eine Außenstelle des Forschungszentrums Jülich – und dem MEET Batterieforschungszentrum an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie Prof. Karl Zilles, ebenfalls vom Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin sowie JARA-Seniorprofessor an der Klinik für Psychiatrie der RWTH Aachen.

Martin Winter ist außerdem neu gewähltes Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech). Die Akademie würdigt damit Winters herausragende wissenschaftliche Leistungen und Kompetenzen im Bereich der Batterietechnologie und Materialforschung. Darüber hinaus hat jüngst die National Taiwan University of Science and Technology (NTUST, Taiwan Tech) den Chemiker und Materialwissenschaftler in Anerkennung seiner Beiträge im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung und Energiewandlung zum Honorary Chair Professor ernannt. In 2017 wurde er außerdem als Chairman des Executive Board der International Battery Material Association (IBA), Academic Fellow der Advanced Automotive Conference (AABC) Series sowie Mitglied des ständigen Expertenrats Elektromobilität der NRW Landesregierung gewürdigt.
Acatech vertritt die deutschen Technikwissenschaften im In- und Ausland und berät Politik und Gesellschaft in technikwissenschaftlichen und technologiepolitischen Zukunftsfragen. Zu den Mitgliedern der Akademie zählen herausragende Wissenschaftler aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen.

Liste von "Web of Science" im Internet

Webseite von acatech

Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Bereich Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns (INM-1)

Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Bereich Gehirn und Verhalten (INM-7)

Helmholtz-Institut Münster (HI MS)

MEET Batterieforschungszentrum

Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Besondere Ehrung für Alzheimer-Forscher

Dr. Oliver Bannach ist "Düsseldorfer des Jahres 2017" – eine Auszeichnung, die von der Rheinischen Post und center.tv vergeben wird. Der Biophysiker arbeitet am Institute of Complex Systems des Forschungszentrums Jülich und am Institut für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU). Die Ehrung würdigt Bannachs Forschungen zur Alzheimer-Demenz. Im Mittelpunkt stehen dabei sogenannte Aβ-Oligomere, kleine lösliche Verklumpungen aus dem körpereigenen Eiweiß Amyloid-Beta, die als wichtige Treiber des Krankheitsgeschehens gelten.

Der Wissenschaftler entwickelte ein Diagnostikverfahren für Alzheimer, das wesentlich frühzeitigere und verlässlichere Diagnosen ermöglicht und dabei hilft, den Therapieerfolg in klinischen Studien genauer einzuschätzen. "sFIDA" ist in der Lage, kleinste Mengen der Oligomere in Körperflüssigkeiten nachzuweisen, um sie als Biomarker für die Diagnose der Krankheit zu nutzen. Bannach überzeugte damit im diesjährigen Wettbewerb "START-UP-Hochschul-Ausgründungen NRW". Das Förderprogramm hilft bei der Weiterentwicklung innovativer Ideen zu marktreifen Technologien.

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

Institut für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU)

Pressemitteilung "Erfolg für Düsseldorfer und Jülicher Alzheimer-Forscher im START-UP Wettbewerb" vom 13. März 2017

Deutsch-taiwanische Kooperation für bessere Batterien

Am Batterieforschungszentrum MEET in Münster startete im November eine deutsch-taiwanische Forschungskooperation. Drei Jahre lang erforschen acht taiwanische und zehn deutsche Forschungseinrichtungen, darunter auch das Forschungszentrum Jülich, gemeinsam neue Materialien sowie Materialkombinationen, die zusammen mit neuartigen Konzepten des Zelldesigns zu Lithium-Ionen-Akkus mit erheblich verbesserter Leistung und Betriebssicherheit führen sollen.
Prof. Hsisheng Teng von der National Cheng Kung University in Taiwan koordiniert die Zusammenarbeit gemeinsam mit Prof. Martin Winter, wissenschaftlicher Leiter von MEET und Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts Münster (HI MS, Institut für Energie- und Klimaforschung, Forschungszentrum Jülich).

Die Forschungsinitiative "Neue Materialien für Batteriesysteme (Batterie DE-TWN)" wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom taiwanischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) ins Leben gerufen. Unter ihrem Dach werden drei Projektkonsortien mit zusammen rund 6 Mio. Euro gefördert. Zwei davon koordinieren die Professoren Oliver Guillon und Martin Winter vom Forschungszentrum Jülich.

Helmholtz-Institut Münster: Ionics in Energy Storage (IEK-12)

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

Batterieforschungszentrum MEET der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU)

JULIA vereint Batterieforschung und Photovoltaik

Das Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung und das südkoreanische Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) wollen in den Bereichen Batterieforschung und Photovoltaik enger zusammenarbeiten. Während eines gemeinsamen Workshops unterzeichneten die Institutsleiter Prof. Uwe Rau und Prof. Wook Jo eine entsprechende Vereinbarung. Die Koreanische National Research Foundation (NRF) fördert diese deutsch-koreanische Kooperation für sechs Jahre. Die Pläne sehen unter anderem ein eigens für diese Zusammenarbeit eingerichtetes Labor bei UNIST vor. Außerdem sollen die Aktivitäten zwischen UNIST und den Jülicher Institutsbereichen Grundlagen der Elektrochemie und Photovoltaik in den kommenden Jahren in einem gemeinsamen virtuellen Institut (Jülich-UNIST Laboratory in Advanced Energy Research, JULIA) vertieft werden.

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Photovoltaik (IEK-5)

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

Pressekontakt:

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