Jahrbuch 2013

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Dunkle Materie

Max-Planck-Institut für Kernphysik Lindner, Manfred; Marrodán Undagoitia, Teresa; Schwetz-Mangold, Thomas; Simgen, Hardy
Dunkle Materie wurde erstmals 1933 von dem Schweizer Astronomen Fritz Zwicky postuliert, der die kinetische Energie von Galaxien analysierte und so indirekt auf die Gesamtmasse des Systems schließen konnte, die wesentlich größer war als die sichtbare Masse. Inzwischen gibt es eine ganze Reihe weiterer Beobachtungen, die ebenfalls indirekt auf die Existenz Dunkler Materie hindeuten, die insgesamt 27% des Universums ausmacht – normale Materie trägt nur 5% bei. Daher werden heute mit Experimenten wie XENON100 oder XENON1T große Anstrengungen unternommen, um die Dunkle Materie direkt nachzuweisen. mehr

Fällt ein Antimaterie-Apfel nach oben?

Max-Planck-Institut für Kernphysik Cerchiari, Giovanni; Jordan, Elena; Kellerbauer, Alban
Neutrale Antimaterie-Atome bieten die einzigartige Gelegenheit, die Eigenschaften von Antimaterie mithilfe modernster Methoden der Atomphysik zu untersuchen. Dadurch können verschiedene Erklärungsansätze für das beobachtete Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie im Universum überprüft werden. Das AEGIS-Experiment am Antiprotonenverzögerer AD am CERN widmet sich der Frage, wie sich Antimaterie im Schwerefeld der Erde verhält. Eine Abweichung von der normalen Schwerebeschleunigung würde gegen das schwache Äquivalenzprinzip der Allgemeinen Relativitätstheorie verstoßen. mehr
Im kindlichen Entwicklungsverlauf ist eine Vielfalt an Veränderungen im Sozialverhalten zu beobachten. Während im frühen Kindesalter Egoismus und Ungeduld überwiegen, entwickelt sich mit der Zeit mehr Prosozialität. Welche Entwicklungen des Gehirns mit solchen Verhaltensveränderungen einhergehen, war bis vor Kurzem unbekannt. Nun konnte man zeigen, dass die zunehmende Reifung der Hirnareale, die für Impulskontrolle zuständig sind,  es älteren Kindern ermöglicht, im richtigen Moment das Richtige zu tun und nicht dem Eigennutz freien Lauf zu lassen. mehr
Die menschliche Wahrnehmung zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus. Das erlaubt uns, gleichartige Ereignisse in verschiedensten Kontexten oder Situationen gleichartig zu erleben. Zwei Beispiele aus der aktuellen Forschung der Max-Planck-Forschungsgruppe „Auditive Kognition“ zeigen, wie sich Aktivierungen im Gehirn dynamisch an die akustische Umwelt anpassen und damit die Basis für die Flexibilität im Hören legen. mehr

Textilorganische Katalyse: Moleküle auf Tuchfühlung

Max-Planck-Institut für Kohlenforschung James, Thomas; Lindner, Monika; Gombert, Sarah-Lena; List, Benjamin
Die aktuelle Forschung am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim hat mit der Entdeckung einer vielfältig anwendbaren Methode, die die kovalente Immobilisierung von organischen Katalysatoren auf Textilien ermöglicht, signifikante Fortschritte in der heterogenen Organokatalyse gemacht. Dieses Verfahren resultierte in der Entwicklung von Nylontextilien, die chemische Reaktionen effizient katalysieren und mühelos für über 200 Reaktionszyklen wiederverwendet werden können. mehr
Die Massenspektrometrie hat sich in den letzten drei Jahrzehnten zu einer der wichtigsten analytischen Techniken entwickelt, um chemische Reaktionen und Vorgänge zu verfolgen. Insbesondere modernste Methoden der ultrahochauflösenden Massenspektrometrie erlauben die Untersuchung von sehr komplexen Systemen aus Katalyse- und Energieforschung und geben spannende Einblicke in die Reaktionsschritte. mehr
Bioinspirierte Poly(aminosäuren) mit responsiven/schaltbaren Eigenschaften und der Fähigkeit, biologische Systeme (Proteine) erkennen und selektiv binden zu können, sind mit optimierten Methoden der synthetischen Polymerchemie verhältnismäßig einfach und in größeren Mengen zugänglich. Partiell glukosylierte Polyglutamate und Poly(N-alkylglycine) sind potentielle „intelligente“ Polymere für Anwendungen im biomedizinischen Bereich, etwa in der therapeutischen oder regenerativen Medizin oder der Diagnostik, und eignen sich zur Herstellung von hierarchischen Strukturen. mehr
Einfache, in Flüssigkeiten anwendbare Methoden ermöglichen die Herstellung von Oberflächen mit definierter Porosität. Die Prozesse erlauben den Einbau von Wirkstoffen in die Grenzfläche und mit geeigneter Beschichtung auch die gezielte Freisetzung. Auf diese Weise kann der Kontakt zwischen der Grenzfläche und benachbarten Zellen maßgeschneidert werden. Bei vielversprechenden sehr harten Materialien für Implantate wie Titan ist es daher möglich, das Wachstum von Osteoblasten, den häufigsten Zellen in Knochen, zu stimulieren. mehr
Florenz gilt gemeinhin als Renaissancestadt, wenn nicht als die Stadt der Renaissance par excellence. In welchem Licht erscheint dieser Topos, wenn man den Florentiner Stadtraum ins Zentrum der Betrachtung stellt? mehr

Magnetresonanztomografie bei ultrahohen Feldstärken

Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Buckenmaier, Kai; Gunamony, Shajan; Chadzynski, Grzegorz; Hoffmann, Jens; Pohmann, Rolf; Scheffler, Klaus
Um die räumliche und zeitliche Auflösung der Magnetresonanztomografie zu verbessern, werden immer höhere Magnetfeldstärken verwendet: So wird das zu detektierende Signal verstärkt. Hierfür müssen technologische Herausforderungen, wie zum Beispiel die Entwicklung neuartiger Radiofrequenzspulen, bewältigt werden. Erste klinische Studien mit selbstentwickelten Spulen wurden bereits an Tumoren im menschlichen Gehirn bei einer Feldstärke von 9,4 Tesla durchgeführt. Verglichen wurden die Spektren von gesundem und tumorösem Gewebe. Die Ergebnisse zeigen großes Potenzial für medizinische Anwendungen. mehr
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