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Kurznachrichten Mai 2018

Neue Erkenntnisse zur Chemie der Chlorradikalen im Ozonloch

Forscher aus Jülich und des Alfred-Wegener-Instituts in Potsdam konnten jetzt wichtige Details der Atmosphärenchemie klären, die für den Abbau von Ozon in der unteren Stratosphäre der Antarktis verantwortlich sind. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigten, durch welchen chemischen Prozess der Anteil der äußerst reaktiven Chlorradikalen in dieser Schicht der Atmosphäre hoch bleibt. Erhöhte Chlorradikale sind die eigentliche Ursache für den Abbau von Ozon. Mit den Erkenntnissen sind verbesserte Modelle der zukünftigen Entwicklung des Ozonlochs möglich. Die renommierte Fachzeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics setzte die Studie auf die Liste der „Highlights“.

Im antarktischen Frühling sind die Werte von Chlorradikalen in der Stratosphäre gleichbleibend hoch. Gleichzeitig werden aber auch große Mengen an Chlorwasserstoff gebildet – ein Prozess, bei dem eigentlich Chlorradikale abgebaut werden. Die Forscher wiesen nach, dass dahinter ein chemischer Nullzyklus steckt: Chlorradikale reagieren zunächst zu Chlorwasserstoff, der dann aber im Zyklus wieder in Chlorradikale zurückverwandelt wird.

Die Studie birgt wichtige Erkenntnisse über den chemischen Zyklus der Chlorradikalen in der unteren Stratosphäre und ihre Bedeutung für den Ozonabbau. Sie zeigen auch, dass andere Prozesse in der Atmosphäre, zum Beispiel die steigende Konzentration von Methan, von geringerer Bedeutung sind.

Originalveröffentlichung:
Rolf Müller, Jens-Uwe Grooß, Abdul Mannan Zafar, Sabine Robrecht, and Ralph Lehmann: The maintenance of elevated active chlorine levels in the Antarctic lower stratosphere through HCl null cycles. Atmospheric Chemistry and Physics,18, 2985-2997, 2018;

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

IAGOS ist von „globalem Interesse“

Besondere Anerkennung für IAGOS: Die „Group of Senior Officials“ (GSO) stuft die Allianz in der Atmosphärenforschung in ihrem jüngsten Fortschrittsbericht als „Research Infrastructure of Global Interest“ ein. Die GSO ist eine Gruppe von Experten, die die Forschungsministerien der G7-Staaten seit 2008 beraten – ein globales Forum für die Planung, Vernetzung und Weiterentwicklung von relevanten Infrastrukturen. IAGOS steht für „In-service Aircraft for a Global Observing System“ und wird von Dr. Andreas Petzold vom Jülicher Institut für Troposphärenforschung 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. Gegenwärtig sind weltweit acht Linienmaschinen mit den entsprechenden Messgeräten ausgestattet.

Die IAGOS-Partner stellten im Mai einen neuen Film über das Projekt vor. Darin kommen aus dem Forschungszentrum Prof. Andreas Wahner, Direktor des Instituts für Troposphärenforschung, und Andreas Petzold zu Wort und erläutern Details ihrer Arbeit und der wissenschaftlichen Ziele von IAGOS.

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

Webseite von IAGOS mit dem neuen Imagefilm

Wie Algen gut gedeihen

Algen als Rohstoff für die industrielle Großproduktion von Pharmazeutika, Lebensmitteln und Kosmetik: Das ist das Ziel des Projekts IDEA, zu dem sich jetzt Forschungseinrichtungen und Industriepartner aus Belgien, den Niederlanden, Frankreich, Irland und Deutschland zusammengeschlossen haben. Die Jülicher Pflanzenwissenschaften bringen unter anderem ihre Expertise aus den Forschungsprojekten „Aufwind“ und „AlgaeFertilizer“ ein, bei dem es um die Wertschöpfungskette von Biokerosin auf Algenbasis sowie um Algenbiomasse als Pflanzendünger ging. Gefördert wird IDEA bis 2020 mit rund 2,6 Millionen Euro aus dem „European Interreg North-West Europe“-Programm; die Leitung hat das Flemish Institute for Technological Research („Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek“, VITO).

Im Zentrum des Projekts steht der Wunsch, unterschiedliche Mikroalgen wie Chlorella und Spirulina ganzjährig und in industriellem Maßstab züchten und ernten zu können. Dabei muss untersucht werden, wie Energie- und Wasserverbrauch ebenso wie der von Kohlendioxid zur „Fütterung“ der Algen und schließlich ihr Transport im Zeichen einer nachhaltigen Bioökonomie ökologisch wie ökonomisch sinnvoll und effizient gestaltet werden können.

In vorhergehenden Projekten haben Jülicher Pflanzenforscher auf 1500 Quadratmetern Fläche Mikroalgen im Gewächshaus und im Freien gezüchtet. Im Rahmen von IDEA wird der Anbau nun fortgesetzt, aber der Schwerpunkt von der Masse hin zur stabilen Ganzjahreskultivierung verschoben. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen sich dabei auf Algenstämme konzentrieren, die in den schwierigen Temperatur- und Lichtverhältnissen im nordwesteuropäischen Winter überlebensfähig sind. Außerdem erwarten die Forscher wichtige Erkenntnisse zu den geeigneten Standorten und Bedingungen für die Algenzucht sowie zu optimalen Techniken für die „Ernte“ der Mikroalgen.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Pflanzenwissenschaften (IBG-2)

Pressemitteilung „Algae as a viable alternative to food, animal feed and care products“ von VITO (18. April 2018)

Informationen zu „Aufwind“

Unsichtbarer Turbo treibt das DERA-Enzym

Das natürlich in Zellen vorkommende Enzym DERA beschleunigt chemische Reaktionen, aus denen begehrte Grundstoffe für Medikamente hergestellt werden. Zugleich ist es für Bakterien überlebenswichtig und dadurch ein wichtiger Angriffspunkt für antimikrobielle Therapien. Für Anwendungen in Biotechnologie und Medizin versuchen Forscher deshalb seit langem, die Aktivität von DERA zu verstehen und zu kontrollieren. Ergebnisse von Jülicher und Düsseldorfer Forschern zeigen jedoch, dass ein besonders einflussreicher Teil des Enzyms in bisherigen Analysen unsichtbar geblieben ist. Dabei handelt es sich um einen flexiblen „Anhang“ aus acht bis neun Aminosäureresten, der sich so schnell bewegt, dass er mit bisherigen Methoden nicht dargestellt werden konnte. Die Ergebnisse weisen den Weg für die effizientere Nutzung des Enzyms sowie sein pharmazeutisches Potenzial. Die Studie wurde für das aktuelle Cover der Fachzeitschrift ACS Catalysis ausgewählt.

Wegen der großen Relevanz des DERA-Enzyms arbeiten das Jülicher Institute of Complex Systems, Bereich Strukturbiochemie, und das Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Bioorganische Chemie, seit längerer Zeit gemeinsam daran, das Enzym immer besser zu verstehen und für die gezielte Nutzung zu optimieren. Durch eine Kombination von Experimenten mit Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Moleküldynamik-Simulationen konnten die Wissenschaftler im Detail nachvollziehen, warum ein Baustein am Ende des hochbeweglichen Anhangs für die Reaktion wie ein Raketenantrieb wirkt: Wann immer dieser durch die Bewegung der Struktur in das aktive Zentrum des Enzyms gelangt, wird die Reaktion im Mittel um das 100fache beschleunigt. Auch dass der Anhang kontinuierlich in Bewegung bleibt, ist entscheidend, da nur so die Reaktionsprodukte den Weg ins Zentrum freimachen und neue Reaktionspartner nachkommen können.

Durch Ergebnisse wie dieses wird immer deutlicher, dass Enzyme anders arbeiten als bisher angenommen, insbesondere im Hinblick darauf, wie die Dynamik ihre Funktion reguliert. Die Stärke der NMR- Spektroskopie liegt darin, diese Dynamik zu charakterisieren, um zu verstehen, wie das Enzym funktioniert. Der Fund unterstreicht daher nach Ansicht der Forscher auch die Notwendigkeit hochdynamischer Methoden in der Enzymforschung, um der starken Beweglichkeit dieser Moleküle Rechnung zu tragen.

Originalpublikation:
Marianne Schulte, Dušan Petrović, Philipp Neudecker, Rudolf Hartmann, Jörg Pietruszka, Sabine Willbold, Dieter Willbold, and Vineet Panwalkar: Conformational Sampling of the Intrinsically Disordered C-Terminal Tail of DERA Is Important for Enzyme Catalysis. ACS Catal., 2018, 8(5), pp 3971-3984, DOI: 10.1021/acscatal.7b04408, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.7b04408

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

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie - Bioorganische Chemie (IBG-1)

Gemeinsam für Chancengerechtigkeit

Anfang Mai veröffentlichten das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die RWTH Aachen, die Universität zu Köln, die Technische Hochschule Köln und das Forschungszentrum Jülich gemeinsame Leitlinien für Chancengerechtigkeit. Mit den Leitlinien werden Rahmenbedingungen dafür geschaffen, dass die beteiligten Institutionen allen Menschen offenstehen, unabhängig von ihren Lebenslagen und ihren sozialen Hintergründen. Ziel ist die Förderung einer Organisationskultur, in der individuelle, soziale und kulturelle Vielfalt als Bereicherung und als Qualitätsmerkmal verstanden werden. Auf Basis der jeweiligen Leitbilder, Strategien und Konzepte der einzelnen Partner sollen gemeinsam gezielte Programme und innovative Konzepte im Zukunftsfeld Diversität entwickelt werden.

Das Forschungszentrum Jülich wird seit 2010 regelmäßig mit dem Zertifikat „audit berufundfamilie“ für sein familienbewusstes Engagement und seit 1999 mit dem Prädikat „TOTAL E-Quality“ für seine an Chancengleichheit ausgerichtete Personalpolitik ausgezeichnet. Die Stabsstelle Büro für Chancengleichheit, der Geschäftsbereich Personal und das Schülerlabor JuLab des Forschungszentrums arbeiten gemeinsam daran, vor allem in den MINT-Bereichen Frauen und Männer chancengerecht zu fördern.

Büro für Chancengleichheit des Forschungszentrums Jülich

Wolfgang Marquardt neuer Vorsitzender des Jenaer Universitätsrats

Prof. Wolfgang Marquardt, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich, ist neuer Vorsitzender des Universitätsrates der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Marquardt wurde bei der jüngsten Sitzung im Mai einstimmig vom zehnköpfigen Gremium gewählt. Der Universitätsrat, der die Zivilgesellschaft repräsentiert, gibt unter anderem Empfehlungen zur Profilbildung der Universität, zur Schwerpunktsetzung in Forschung und Lehre sowie zur Weiterentwicklung des Studienangebots. Die Mitglieder werden für vier Jahre vom Wissenschaftsministerium bestellt.

Pressemitteilung der Friedrich-Schiller-Universität Jena (16. Mai 2018)

Preise und Auszeichnungen

Heisenberg-Professor Markus Ternes forscht in Jülich

Im Rahmen einer Heisenberg-Professur der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) forscht der Physiker Prof. Markus Ternes am Jülicher Peter Grünberg Institut und lehrt im Bereich Spin Engineering am Lehrstuhl für Experimentalphysik der RWTH Aachen. Schwerpunkt seiner Forschungsarbeit sind Nanostrukturen und Quanteneffekte. Die Ergebnisse sollen unter anderem dazu beitragen, die Leistung künftiger Rechner zu steigern.

In der Welt der einzelnen Atome und Moleküle gelten die Gesetze unseres makroskopischen Alltags nicht mehr uneingeschränkt. Um diese Welt besser zu verstehen, untersucht Ternes Struktur und Dynamik atomarer und molekularer Modellsysteme. Dafür nutzt er eine Kombination sogenannter Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskope mit einer ultrafeinen Spitze als Sensor, um kleinste elektrische Ströme durch einzelne Atome und Moleküle sowie die mechanischen Kräfte zwischen ihnen zu messen und die Systeme aktiv zu beeinflussen. Ziel ist es, Plattformen zu finden, die sich für komplexe Quantensimulationen eignen. Quantenmechanische Vorgänge zu verstehen, hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit zukünftiger Computersysteme und auf die Entwicklung neuer Materialien.

Peter Grünberg Institut, Bereich Functional Nanostructures at Surfaces (PGI-3)

Informationen zum Heisenberg-Programm der DFG

Physiker Ulf-G. Meißner ist „Distinguished Scientist“

Prof. Ulf-G. Meißner vom Jülicher Institut für Kernphysik / Institute for Advanced Simulation und vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn hat von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften den hochkarätigen „Distinguished Scientist Award“ erhalten. Damit werden die Verdienste des Physikers für die deutsch-chinesische Zusammenarbeit auf dem Gebiet der theoretischen Kern- und Teilchenphysik gewürdigt. Der Preis – die höchste Auszeichnung, die man als Gastprofessor in China erhalten kann – ist mit umgerechnet etwa 18.500 Euro dotiert.

Vor sechs Jahren initiierten Meißner und Prof. Bing-Song Zou vom Institut für Theoretische Physik in Beijing den transregionalen Sonderforschungsbereich (SFB/TR 110) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der sich mit der starken Wechselwirkung beschäftigt. Der SFB/TR führt auf neuartige Weise Expertise in Hadronen- sowie Kernphysik zusammen und nutzt Teilchenbeschleuniger in China und Deutschland. Ulf-G. Meißner leitet den SFB/TR seit 2012; Wissenschaftler der Technischen Universität München, der Ruhr-Universität Bochum und des Forschungszentrums Jülich sind auf deutscher Seite beteiligt.

Institut für Kernphysik, Bereich Theorie der starken Wechselwirkung (IKP-3/IAS-4)

Ehrendoktor für Knut Urban

Prof. Knut Urban wurde Anfang Mai mit der Ehrendoktorwürde der Tel Aviv University (TAU) ausgezeichnet. Die Universität würdigt damit die wissenschaftliche Leistung des Physikers bei der Entwicklung und Anwendung einer neuen Generation von Elektronenmikroskopen mit fehlerkorrigierenden Elektronenlinsen. Urban, bis 2010 Direktor des Jülicher Ernst Ruska-Centrums für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C), erhielt dafür bereits 2011 gemeinsam mit Maximilian Haider von der CEOS GmbH in Heidelberg und Harald Rose von der Technischen Universität Darmstadt den renommierten Wolf-Preis für Physik. Die Erfindung der drei Wissenschaftler ist wegweisend für die modernen Materialwissenschaften: Sie eröffnet die Möglichkeit, die Eigenschaften von Materialien und die Funktionen von Bauelementen unmittelbar im atomaren Bereich zu studieren.

Im Jahr 2011 übernahm Knut Urban eine Seniorprofessur der Jülich Aachen Research Alliance JARA. Damit können Universitätsprofessorinnen und -professoren auch nach der Pensionierung ihre Forschung sowohl an der RWTH als auch am Forschungszentrum Jülich fortsetzen. Darüber hinaus werden durch die JARA-Seniorprofessur der Wissensaustausch und die Zusammenarbeit zwischen erfahrenen und jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gefördert.

Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C)

Pressemitteilung „Hohe Auszeichnung für Durchbruch in der Elektronenmikroskopie“ (16. Februar 2011)

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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