Aufzeichnungen Wissenschaft online

Im Online-Vortrag gibt Frau Barbara Diehl einen Einblick in Mission und Arbeitsweise der SPRIND – Bundesagentur für Sprunginnovationen: Wie identifiziert und fördert SPRIND radikale Innovationen, die Leben und Wirtschaft grundlegend verbessern können? Vorgestellt werden Unterstützungsformate, Innovationswettbewerbe und Fördermöglichkeiten – und wie Forschungsteams sowie Projektideen aus Wissenschaft und Wirtschaft konkret profitieren können.

Ergänzend berichtet Dr. Vikas Rana aus der Praxis über sein SPRIND-gefördertes Projekt „AiML01 – Analog in memristive logic“.

Hintergrund:

SPRIND wurde gegründet, um Sprunginnovationen in Deutschland gezielt voranzubringen – also Ideen mit dem Potenzial, ganze Märkte und Anwendungen neu zu denken.

Der Termin zeigt anhand eines Praxisbeispiels aus dem Forschungszentrum Jülich, welche Mehrwerte und Erfolgsfaktoren in der Zusammenarbeit mit SPRIND liegen – und welche Anknüpfungspunkte für Kooperationen es am FZJ gibt.

Referent:

Barbara Diehl ist Chief Partnership Officer bei SPRIND und verantwortet Partnerschaften, insbesondere mit der Wissenschaft.

Dr. Vikas Rana ist Group Leader im Peter Grünberg Institut PGI-7, Elektronische Materialien

Zur Aufzeichnung

Eine Expedition im Nordatlantik, Tiefseeproben und ein klares Ziel: nachhaltige Verfahren für das Recycling von Kunststoff. Im Mittelpunkt stehen Enzyme aus Mikroorganismen, die sich unter den extremen Bedingungen der Ozeantiefen an Kunststoffe angepasst haben – und damit neue biotechnologische Ansätze für das Kunststoffrecycling ermöglichen

Hintergrund:

Kunststoffabfälle zählen zu den drängendsten globalen Umweltproblemen. Klassische Recyclingverfahren stoßen oft an Grenzen – etwa bei stark verschmutzten oder gemischten Kunststoffen. Biotechnologische Lösungsansätze setzen hier an: Bestimmte Mikroorganismen verfügen über Enzyme, die Kunststoffe gezielt angreifen und abbauen können. Die Tiefsee ist dafür ein besonders spannender „Suchraum“, weil ihre extremen Bedingungen Anpassungen begünstigen, die für technische Anwendungen interessant sind.

Dr. Rebecka Molitor ist Biologin und forscht am Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET) der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf auf dem Campus des Forschungszentrums Jülich.

In ihrer Forschung entwickelt sie enzymatische (biotechnologische) Lösungen für ökologische Alltagsprobleme – darunter Ansätze zur biologischen Kunststoffverwertung (u. a. mit Polyesterasen, Enzymen aus Bakterien).

Für ihre verständliche Vermittlung komplexer Forschung wurde sie mit dem KlarText-Preis für Wissenschaftskommunikation 2025 ausgezeichnet.

Zur Aufzeichnung

Hirntumoren sind selten und wachsen häufig schnell – umso wichtiger sind Verfahren, die eine rasche und präzise Diagnose ermöglichen. Im Vortrag zeigt Priv.-Doz. Dr. Philipp Lohmann, welche modernen bildgebenden Methoden in der Hirntumordiagnostik heute zur Verfügung stehen und wie KI-Verfahren bereits jetzt dazu beitragen, Bilddaten besser auszuwerten – und wohin die Entwicklung in den nächsten Jahren gehen könnte.

Hintergrund

Bildgebung ist das Rückgrat der neuroonkologischen Diagnostik. Gleichzeitig wächst die Datenmenge pro Patientin bzw. Patient – von hochaufgelösten MRT-Serien bis hin zu multimodalen Kombinationen. KI kann hier helfen, Muster zu erkennen, Zeit zu sparen und Befunde zu standardisieren. Ein Beispiel aus Jülich: Ein Deep-Learning-Ansatz, der Hirntumoren in PET-Daten automatisch detektiert und ihr Volumen bestimmt, soll die Auswertung schneller machen – bei gleichbleibender Qualität.

Referent

Priv.-Doz. Dr. Philipp Lohmann forscht als Group Leader Digital Translational Neuroimaging am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-4) am Forschungszentrum Jülich

Zur Aufzeichnung

Die aktuellen Verschlüsselungstechnologien erlauben es uns, bequem und sicher mit unserem elektronischen Gegenüber zu kommunizieren. Sie basieren darauf, dass die Rechenaufgaben, die man zum Entschlüsseln benötigt, extrem zeitaufwändig sind. Wie auch oft in den Medien diskutiert besteht aber das Risiko, dass Quantencomputer diese in absehbarer Zeit knacken können. Darauf bereitet man sich aber weltweit vor, indem man quantensichere Kryptographie entwickelt.

In diesem Vortrag erklärt ein Experte vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und einer vom FZJ den Hintergrund dieser Aussagen und geben einen Einblick in ihre Arbeit zur Bedrohungsanalyse und der neuen Absicherung.

Dr. Kaveh Bashiri studierte Mathematik an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn. Anschließend promovierte er im Bereich der mathematischen Physik. Seit 2020 arbeitet er in der IT-Sicherheit und beschäftigt sich hauptsächlich mit Post-Quanten-Kryptographie sowie mit (Quanten)-Kryptoanalyse. Er arbeitet zudem in einem gemeinsamen Projekt mit dem PGI-12.

Prof. Frank Wilhelm-Mauch leitet das PGI-12, Institute for Quantum Computing Analytics.

Zu diesem Vortrag gibt es keine Aufzeichnung.

Zur Präsentation

Wasserstoff-Elektrolyseure sind zentrale Bausteine der Energiewende, doch in ihrer Schlüsselkomponente, der Membran-Elektroden-Einheit, können im Betrieb leitfähige Pfade entstehen, die die Effizienz mindern. In diesem Vortrag gebe ich Einblicke in die Alterung von PEM-Elektrolyseuren und zeige, wie Röntgen-Computertomographie und weitere Charakterisierungsmethoden diese Prozesse sichtbar machen. Die gewonnen Erkenntnisse tragen zur Weiterentwicklung robuster und effizienter Elektrolyseure für die Energiewende bei.

Zur Aufzeichnung

Viele Materialien gewinnen ihre besonderen Eigenschaften erst durch ihre Mikrostruktur. Field-assisted Sintering (feldunterstütztes Sintern) hilft dabei, gezielte Mikrostrukturen bereits während der Werkstoffverdichtung einzustellen. Der Vortrag gibt einen Überblick über unterschiedliche feldunterstützte Sintertechniken und zeigt relevante Forschung zum Einsatz dieser Verfahren im Magnet- und Stahlrecycling.

Hintergrund:

Beim Sintern prägen Gefüge, Porosität und Phasenverteilung entscheidend die späteren Materialeigenschaften. Feldunterstützte Prozesse können die Konsolidierung gezielt beeinflussen und sind damit besonders interessant, wenn aus Recyclingströmen wieder hochwertige Werkstoffe entstehen sollen.

Referentin:

Monica Keszler, Institut für Fusionsenergie und nukleare Entsorgung (IFN), Plasmaphysik (IFN-1), Forschungszentrum Jülich.

Der Vortrag ist in englischer Sprache

Zur Aufzeichnung

Das Erkennen langfristiger Veränderungen in der freien Atmosphäre in einigen Kilometern Höhe stellt eine der großen Herausforderungen für die globalen Beobachtungssysteme dar. IAGOS (In-service Aircraft for a Global Observing System) kombiniert zur Lösung dieser Aufgabe Messinstrumente wissenschaftlicher Einrichtungen mit Flugzeugen der zivilen Luftfahrt. Wichtige Daten über das Wetter, die Luftqualität und den Treibhausgasgehalt werden täglich und auf langen Strecken durch kompakte Messgeräte an Bord von zehn Passagierflugzeugen und zusätzlich von einem fliegenden Labor gesammelt und allen Forschenden weltweit zur Verfügung gestellt.

In einer neuen, stark beachteten Studie konnten Forschende unter anderem aus Jülich anhand von IAGOS–Daten zeigen, dass sich langlebige Kondensstreifen, die wesentlich zur Klimawirkung des Luftverkehrs beitragen, hauptsächlich innerhalb natürlicher Eiswolken bilden, was deren Klimawirksamkeit stark verändert. Die Konsequenzen für die Neubewertung der Gesamtklimawirkung des Luftverkehrs stellt Prof. Dr. Andreas Petzold am Donnerstag, 5. März, 15:00 Uhr als Beispiel für die gesellschaftliche Relevanz seiner Forschung ausführlich vor.

Das Porträt von Prof. Petzold finden Sie hier

Zur Aufzeichnung

Das Rhein-Ruhr-Zentrum für wissenschaftliche Datenkompetenz (DKZ.2R) ist ein vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördertes Projekt unter der Leitung von Prof. Stefan Sandfeld vom IAS-9 und Prof. Matthias Müller von der RWTH Aachen.

Das Hauptziel ist es, Nachwuchswissenschaftler in methodischer Datenkompetenz zu schulen, zu unterstützen und zu fördern, insbesondere in den Bereichen Künstliche Intelligenz, Hochleistungsrechnen und Forschungsdatenmanagement. Zu diesem Zweck bietet das DKZ.2R zertifizierte Workshops und Seminare, Datenwettbewerbe und Hackathons sowie wissenschaftliche Beratung an. Darüber hinaus werden Tools entwickelt, um das Bewusstsein zu schärfen und daten- und methodenbezogene Prozesse in der Forschung effizienter zu gestalten.

Hintergrund:

Nach der „Replikationskrise“ und angesichts des stetig wachsenden Volumens an Forschungsergebnissen wird eine strenge Validierung veröffentlichter Ergebnisse, z. B. durch Konferenzveranstalter oder wissenschaftliche Zeitschriften, immer wichtiger. Um den Zeitaufwand und die Schwierigkeiten bei der manuellen Überprüfung der Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Publikationen zu bewältigen, stellt das DKZ.2R ein webbasiertes Toolkit vor, mit dem Teile dieses kritischen Arbeitsablaufs automatisiert werden können. Das System verwendet fortschrittliche Flaggschiff-Sprachmodelle (wie GPT Thinking und Gemini Pro) und Community-Checklisten, um wissenschaftliche Publikationen automatisch auf der Grundlage der bereitgestellten Checkliste zu bewerten und referenzbasierte Checklistenantworten zu generieren. Ergänzt durch eine effiziente Schnittstelle für die wichtige menschliche Überprüfung und Qualitätskontrolle, ist dieses modulare Toolkit für eine domänenunabhängige Implementierung konzipiert, mit dem Ziel, modernste Large Language Models und verschiedene Checklistenformate mühelos zu unterstützen. Obwohl es für die Verallgemeinerung über wissenschaftliche Disziplinen hinweg entwickelt wurde, validiert das Team seine Architektur anhand einer Checkliste zur Reproduzierbarkeit des maschinellen Lernens von Pineau et al. (2020) als primäre Fallstudie.

Der Vortrag gibt einen tieferen Einblick in die Arbeit und die Angebote des DKZ.2R und demonstriert das Toolkit sowie mehrere Anwendungsfälle.

Zur Aufzeichnung

Das INM-1 entwickelt detaillierte anatomische Modelle des Gehirns sowie dreidimensionale Karten, die Forschende dabei unterstützen, die räumliche Organisation des Gehirns besser zu verstehen. Dabei kommt Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz, um zehntausende hochaufgelöste Mikroskopaufnahmen von Hirnschnitten zu analysieren, die über viele Jahre hinweg am INM-1 digitalisiert wurden. Diese Bilder liefern faszinierende Einblicke in die komplexe Struktur von Nervenzellen und deren Verbindungen. Im Vortrag von Dr. Christian Schiffer werden die wissenschaftlichen, methodischen und technischen Herausforderungen dieses Projekts beleuchtet und aktuelle und zukünftige Entwicklungen von KI-Methoden zur Untersuchung der strukturellen Organisation des Gehirns vorgestellt.

Hintergrund

Dr. Christian Schiffer leitet das Team "Large-scale AI for Brain Mapping" am INM-1 sowie die gleichnamige Nachwuchsgruppe des Helmholtz AI Netzwerks der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine Arbeit liegt an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz, Supercomputing und Neurowissenschaften. Dabei konzentriert er sich auf die Entwicklung innovativer KI-Methoden zur Analyse der strukturellen Organisation des Gehirns anhand großer mikroskopischer Bilddatensätze und deren effiziente Implementierung auf Supercomputing-Systemen

Shua Lea Cheang. KI$$ KI$$

Der Vortrag wurde angeregt durch eine Ausstellung im Ludwig Forum Aachen.

Seit den 1990er Jahren setzt Künstlerin und Filmemacherin Shu Lea Cheang (neue) digitale Technologien als Werkzeuge und Themen in ihren Arbeiten ein. Künstliche Intelligenz ist dabei ein zentraler Aspekt, der auch bei den im Ludwig Forum zu sehenden "vernetzten Landschaften", wie Cheang ihre Multimedia-Installationen selbst nennt, verhandelt wird. Bevor Dr. Schiffer sein Vortrag hält, wird Kurator Holger Otten Eindrücke der aktuellen Ausstellung Shu Lea Cheang. KI$$ KI$$ geben

Zur Aufzeichnung

Erhöhte Feinstaubkonzentrationen führen weltweit zu gesundheitlichen Problemen und tragen immer noch wesentlich zur vorzeitigen Sterblichkeit bei. Atmosphärische Chemiemodelle ermöglichen es uns, die Vergangenheit zu verstehen und erlauben es, einen Einblick in die atmosphärischen Bedingungen von morgen zu erhalten. In seinem Vortrag thematisiert Dr. Simon Rosanka die Erfolgsgeschichte von Luftqualitätsgesetzen und wie zukünftiger Klimaschutz Leben rettet.

Zur Aufzeichnung

Im Rahmen des Forschungsprojektes CroMa-PRO haben sich Fachplaner:innen und Simulationsexpert:innen zusammengeschlossen, um eine simulationsgestützte Szenarien-Maßnahmen-Planung für An- und Abreiseprozesse bei Großveranstaltungen zu erproben. Dr. Jette Degenhardt hat die Spieltage der UEFA EURO 2024 und die Ed Sheeran Konzerte 2025 in Düsseldorf wissenschaftlich begleitet und erläutert, wie Simulationen zur Planung dieser Veranstaltungen eingesetzt wurden.

Zur Aufzeichnung

Künstliche Intelligenz (KI) speist sich aus den Neurowissenschaften und der Hirnforschung, die unser Verständnis biologischer neuronaler Netzwerke vertiefen, sowie aus Elektrotechnik und Informationstechnik, mit einem Fokus auf neuartigen, energieeffizienten memristiven Bauelementen und Schaltungen als Grundlage künftiger neuromorpher Computer für die KI. Der Vortrag startet mit diesen Disziplinen und gibt einen kurzen Überblick über aktuelle KI-Anwendungen mit einem Blick auf zukünftige Entwicklungen – einschließlich ihrer Potenziale und Herausforderungen.

Zur Aufzeichnung

Licht kann weit mehr, als nur Dinge sichtbar zu machen – es kann uns verraten, wie Materie im Innersten aufgebaut ist. Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, werden Elektronen herausgelöst, die uns Informationen über die Struktur und die elektronischen Eigenschaften der dort liegenden Moleküle liefern. Mit der Photoemissions-Orbitaltomographie (POT) lassen sich daraus sogar die Formen der Molekülorbitale rekonstruieren – gewissermaßen Porträts der Elektronenhüllen. So entsteht ein faszinierender Blick auf Moleküle im Rampenlicht.

Dr. Anja Meier (PGI-3) ist Exzellenzpreisträgerin.

Zur Aufzeichnung

Im Jahr 1985 war die Wissenschaft sehr überrascht über die Entdeckung des Ozonlochs über der Antarktis, das niemand so vorausgesagt hatte. Innerhalb weniger Jahre wurde im Prinzip die wissenschaftliche Erklärung für die Bildung des Ozonlochs gefunden. Das Ozonloch wird durch die anthropogenen Emissionen von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen (FCKWs) verursacht. Sehr schnell wurde mit dem Montrealer Protokoll ein wirksamer internationaler Vertrag geschlossen, um die FCKW-Emissionen auf null herunterzufahren.

Durch das im Montrealer Protokoll beschlossene Verbot der FCKWs erwartet man eine Erholung so etwa um das Jahr 2060 und man sieht schon erste Anzeichen dieser Erholung. Die wesentlichen Aspekte der stratosphärischen Chemie scheinen verstanden und die Modelle können eigentlich recht gut das Ozonloch beschreiben, das sich jedes Jahr im antarktischen Frühling wieder bildet.

Jedoch wurde im Jahr 2012 in einer Doktorarbeit am FZJ festgestellt, dass sich die zeitliche Entwicklung von Chlorwasserstoff (HCl) über der Antarktis am Beginn des Winters deutlich von den Beobachtungen unterscheidet. Diese Diskrepanz ist in weiteren gängigen Atmosphären-Modellen auch vorhanden, aber die Ursache dafür war seitdem lange nicht klar.

In seinem Vortrag erläutert Dr. Jens-Uwe Grooß vom ICE-4 zunächst die wissenschaftlichen Grundlagen zur Bildung des Ozonlochs. Ferner zeigte er die Resultate der aktuellen Studie (Comm. Earth & Env., 6, 496, doi:10.1038/s43247-025-02499-4) vor. Hier wurde beleuchtet, welche chemischen Reaktionen in den Modellen fehlen könnten, um diese Diskrepanz zu korrigieren. Es wurde weiterhin gezeigt, welchen Einfluss diese zusätzlichen Reaktionen auf das Ozonloch hätten.

Zur Aufzeichnung

Das Einstein-Teleskop, der europäische Gravitationswellendetektor der nächsten Generation, könnte im Dreiländereck gebaut werden. Es wird schwarze Löcher, kollidierende oder explodierende Sterne und vieles mehr über nahezu das gesamte Universum bis zurück in das dunkle Zeitalter beobachten. Prof. Dr. Achim Stahl zeigte in seinem Vortrag einige Beispiele dieser wissenschaftlichen Ziele und der damit verbundenen technologischen Herausforderungen.

Zur Aufzeichnung

"Atome mit KI sehen"oder „Wie wir Computern beibringen, in Materialien hineinzuschauen“. Der Vortrag nimmt uns mit auf eine Reise in die unsichtbare Welt der Atome. Mit Hilfe leistungsstarker Elektronenmikroskope und künstlicher Intelligenz können wir heute Computern beibringen, Muster zu erkennen, die für das menschliche Auge zu klein sind. Dr.-Ing. Bashir Kazimi vom IAS-9, Institut für Materialdatenwissenschaften und Informatik, zeigt, wie KI Wissenschaftlern dabei hilft, die verborgenen Strukturen von Materialien aufzudecken. Er zeigt auch, warum dies für die Entwicklung der Technologien von morgen wichtig ist.

Zur Aufzeichnung

Lebensmittelkolloide sind Teil unseres Alltags: Milch, Joghurt oder Käse. Verschiedene gesellschaftliche und ökologische Entwicklungen unterstreichen die Bedeutung einer stärkeren Integration nachhaltiger und pflanzlicher Lebensmittelkolloide in die menschliche Ernährung. In ihrem Vortrag erklärt Dr. Theresia Heiden-Hecht weshalb pflanzliche Lebensmittelkolloide eine wissenschaftliche Herausforderung darstellen und wie man dieser begegnen kann.

Zur Aufzeichnung

Was wird präsentiert

Ein vielversprechender Wirkstoff gegen Alzheimer, der Hoffnung macht. Ein Quantencomputer, der auch Mittelständlern neue Türen öffnen kann. Und ein Dürre-Tool, das unseren Landwirten verrät, wo Trockenheit droht. Das alles wird am Forschungszentrum Jülich entwickelt. Und es zeigt: Forschung kann viel bewegen, wenn sie den Weg in die Anwendung findet.

Aber: Solche Erfolge könnten deutlich häufiger vorkommen. Woran hakt es und was können wir ändern?

Eine aktuelle Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) zeigt: Die Transfer- und Innovationsförderung auf Bundesebene ist vielfältig – doch es gibt weiteres Potenzial.

Im Termin stellt Dr. Ann-Katrin Beuel (I) einige Beispiele vor. Danach tragen Florian Knetsch und Dr. Natalie Mevissen (beide PtJ) die zentralen Ergebnisse der Studie vor und zeigen auf, wie Transfer noch besser gelingen könnte. Nach dieser kurzen Einführung steht die Diskussion praxisnaher Handlungsempfehlungen mit den Teilnehmern im Mittelpunkt.

Hinweis: Folie 7, von 23'00'' bis 24'00'': Bildrechte: © hanohiki – stock.adobe.com

Zur Aufzeichnung

Was wird präsentiert:

Seit den 1950er Jahren wird an der kontrollierten Nutzung der Kernfusion zur Energiegewinnung geforscht. Trotz gewaltiger Fortschritte im physikalischen Verständnis und der erfolgreichen Entwicklung und Optimierung entsprechender Geräte, vor allem für den magnetischen Einschluss, gibt es immer noch kein energielieferndes Kraftwerk. Es lässt sich allerdings beobachten, dass in den letzten Jahren viele private Firmen entstanden sind, von denen einige, aufbauend auf dem vorhandenen Wissen, den Bau eines Fusionsreaktors im nächsten Jahrzehnt ankündigen. Bislang konnten diese Firmen Risiko-Kapital in Höhe von ca 10 Mrd. US$ einwerben. Der Vortrag wird die Grundlagen der Kernfusion erläutern und kurz die historische Entwicklung der Fusionsforschung darstellen, bevor dann eine Auswahl dieser Startups vorgestellt wird. Die Arbeiten des IFN-1 zur Materialforschung und -entwicklung werden kurz vorgestellt und in den Zusammenhang gestellt. Der Vortrag endet mit einigen Schlussfolgerungen und dem Versuch, einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen zu geben.

Hintergrund:

Das 'Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management - Plasmaphysik' (IFN-1) führt ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm zur Plasma-Wand-Wechselwirkung und Materialforschung für Fusionsanlagen durch. Die wissenschaftlichen Aufgaben als auch die Projektarbeiten dienen dem Ziel, die Voraussetzungen für ein brennendes Fusionsplasma zu schaffen.

Zur Aufzeichnung

Was wird präsentiert:

An der Schnittstelle zwischen Biologie und Elektronik erforschen Wissenschaftler neue Wege, um lebendes Gewebe mit weichen, flexiblen Geräten zu kombinieren. Die hybride Bioelektronik will Systeme entwickeln, die sich nicht nur nahtlos in den Körper integrieren, sondern auch dessen natürliche Funktionen erweitern. Ein Beispiel ist eine künstliche Haut, welche die Heilung unterstützt und ihren eigenen Zustand überwacht.

Fortschritte in der Material- und Elektronikentwicklung eröffnen Möglichkeiten für Geräte, die sich an den Körper anpassen und mit ihm „wachsen“, symbiotisch mit lebendem Gewebe interagieren und sogar kontinuierliches Feedback über ihren Zustand geben.

In ihrem Vortrag beleuchtet Dr. Dahiana Mojena Medina vom Institut für Bioelektronik IBI-3 die Herausforderungen dieser Technologie sowie die Chancen für Forschung, industrielle Tests und zukünftige klinische Anwendungen.

Der Vortrag ist Teil des YESP Programmes.

Zur Aufzeichnung

Was wird präsentiert:

In seinem Vortrag stellt Dr. Sören Möller eine spannende Methode zur Materialuntersuchung vor: die MeV Ion Beam Analysis – auf Deutsch etwa „Materialanalyse mit hochenergetischen Ionenstrahlen“.

Dabei werden winzige Teilchen (Ionen), die auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wurden, auf ein Material geschossen. Beim Auftreffen geben diese Ionen Informationen darüber preis, aus welchen chemischen Elementen das Material besteht und wie es im Inneren aufgebaut ist. Man kann damit also sozusagen in das Material „hineinschauen“, ohne es zu beschädigen.

Hintergrund:

Diese Technik wird im Forschungszentrum Jülich schon seit einigen Jahren eingesetzt. Neuere technische Verbesserungen machen sie heute noch leistungsfähiger: Man kann Materialien präziser analysieren und sogar detailreiche Bilder davon erzeugen.

In seinem Vortrag zeigt Dr. Sören Möller, wie die physikalischen Grundlagen dieser Methode funktionieren und wie sie in der Praxis angewendet wird. Dazu erläutert er Beispiele aus verschiedenen Forschungsbereichen – von Batterieforschung bis hin zur Plasmaphysik, also der Erforschung extrem heißer Gase, wie sie z.  B. in der Kernfusion vorkommen.

Zur Aufzeichnung

Was wird präsentiert:

In seinem Vortrag stellt Jan Uecker neue Erkenntnisse zur direkten Nutzung von Meerwasser und Abwasser in Hochtemperatur-Elektrolysezellen (SOECs) vor – einer Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Meerwasser klingt auf den ersten Blick wie die perfekte Ressource: unbegrenzt verfügbar und kein Verbrauch von kostbarem Süßwasser. Zudem bietet sich eine Nutzung von Abwässern aus der Industrie an auch hinsichtlich neuartiger closed-loop Konzepte. Doch beim genaueren Hinsehen zeigen sich Herausforderungen: Salze und andere Verunreinigungen im Wasser können zu Problemen führen und könnten den Alterungsprozess beschleunigen.

Hintergrund:

Hochtemperatur-Elektrolysezellen gelten als Schlüsseltechnologie für die effiziente Wasserstoffproduktion und sind seit vielen Jahren ein Forschungsschwerpunkt am FZJ. Besonders spannend ist die Frage, ob sich auch Meer- und Abwässer direkt nutzen lassen. Da die Zellen mit Wasserdampf betrieben werden, erreichen Salze und Verunreinigungen direkt die aktiven Zentren – mit Chancen, aber auch Risiken für die Stabilität. Im Vortrag werden neueste Forschungsergebnisse vorgestellt, die diese Effekte beleuchten, sowie technische Konzepte, mit denen sich die Herausforderungen meistern lassen.

Zur Aufzeichnung

die Nutzung von pflanzlichen Rohstoffen wie z.B. Holz oder Fasern spielt eine wichtige Rolle für eine nachhaltige Wirtschaft. Allerdings unterscheiden sich Pflanzen je nach Art und Anbau stark, was ihre Verarbeitung schwierig macht. Deshalb braucht es genaues Wissen darüber, wie die Struktur des pflanzlichen Rohstoffs mit den Verarbeitungsverfahren zusammenhängt und es braucht ggf. neue (alternative) Pflanzen und robuste Verfahren, um pflanzliche Rohstoffe in nachhaltige Produkte umzuwandeln.

Anhand verschiedener Beispiele zeigt Dr. Holger Klose, wie alternative Pflanzen Konventionelle als Rohstoffe für Materialien wie Zellstoff ersetzen können und wie neue chemische und biologische Verfahren solche Rohstoffe zu Produkten wie Textilien und Papier umwandeln können.

Am Institut für Pflanzenwissenschaften IBG-2 werden Biomasseproduktionssysteme in enger Zusammenarbeit mit der Biomassekonversion und nachgelagerten Prozessen in Bioraffinerien entwickelt. Neben der Optimierung von Qualität und Ausbeute der pflanzlichen Biomasse wird versuchet, Konkurrenzen um Land und Ressourcen sowie die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Die gezielte Entwicklung innovativer, auf Biomasse basierender Produkte schafft, neue Möglichkeiten für neuartige Wertschöpfungsnetzwerke für eine nachhaltige Bioökonomie. Während alternative Biomassepflanzen in den letzten Jahrzehnten hauptsächlich für Bioenergiezwecke angebaut wurden, konzentriert das IBG-2 sich auf die Entwicklung neuartiger, wertschöpfender Produkte in Kombination mit gezielten Kreislaufprozessen in systemischen Ansätzen, die Produktion, Umwandlung und Recycling umfassen.

Zur Aufzeichnung

Die Neurowissenschaften haben sich in den letzten Jahren vermehrt für Emotionen und soziale Kognitionen interessiert und versuchen dabei immer mehr „echte“ Interaktionen abzubilden, zum Beispiel Kooperatives Arbeiten, Wettkampsituationen oder Konflikte. Hier ist nicht mehr nur allein die Hirnfunktion einer einzelnen Person wichtig, vielmehr müssen Möglichkeiten gefunden werden zu lernen, wie Personen aufeinander reagieren- und welche Rolle die Hirn-zu-Hirn Kommunikation dabei spielt. Eine moderne und technisch herausfordernde Methode, die dazu eingesetzt werden kann, ist das „fMRT Hyperscanning“.

Durch die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) können Veränderungen in der Gehirnaktivität sichtbar gemacht werden. Hyperscanning bedeutet dabei, dass nicht nur die Reaktionen des Gehirns einer Person erfasst werden, sondern gleichzeitig auch die Reaktionen des Gehirns eines Interaktionspartners. Es findet also eine simultane fMRT Messung statt, während zwei Personen zum Beispiel in einer Computeraufgabe, interagieren. So können hirnfunktionelle Muster, die aus den Antworten beider Gehirne zusammen entstehen genutzt werden, um die Interaktion und ihren Verlauf zu charakterisieren.

Jun.-Prof. Wagels zeigt am Beispiel einer Studie zur Sozialen Interaktion bei Geschwistern, wie sich interaktive Verläufe und hirnfunktionelle Muster in Kooperations-, Konflikt- und Wettbewerbssituationen verändern, sowie welchen Einfluss Merkmale der Geschwisterbeziehung darauf haben können.

Zur Aufzeichnung