Adventskalender 2019

Früher, als Fenster noch schlecht isoliert waren, sah man sie an einem kalten Wintermorgen nicht selten an der Glasscheibe: Eisblumen. Daran erinnert unser heutiges Bild, doch diese Blume besteht nicht aus Wasser, sondern aus Wachs – chemisch betrachtet also aus langen Kohlenwasserstoffketten. Entstanden ist sie mithilfe eines Lasers: Auf einer Siliziumoxidoberfläche wurde mittels eines sogenannten kombinatorischen Laser-induzierten Vorwärtstransfers (cLIFT) zunächst ein winziger, nur 50 Mikrometer (50 Millionstel Meter) großer hydrophober (wasserabweisender) Fleck erzeugt; aus ihm heraus ist eine hauchzarte, ganze vier Nanometer dünne Wachseisblume gewachsen. Diese von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung entwickelte, kostengünstige Lasermethode erlaubt tiefere Einblicke in die Physik des Schmelzens und Gefrierens von organischen Mikrostrukturen, darüber hinaus findet sie Anwendung in der kombinatorischen Chemie.

Lärm schadet nicht nur uns Menschen – auch bei Vögeln bleibt ein chronisch erhöhter Geräuschpegel nicht ohne Folgen. In einer Studie ließen Ornithologen je eine Gruppe von Zebrafinkenpaaren in ruhiger und in lauter Umgebung brüten. Der zweiten Gruppe spielten sie während der gesamten Brutzeit tagsüber den Verkehrslärm von mehrspurigen Münchner Straßen vor, nachts den ruhigeren nächtlichen Verkehr. Das Ergebnis: Küken, die in einem lauten Nest aufgezogen wurden, wuchsen langsamer als ihre Artgenossen in ruhiger Umgebung. Laboruntersuchungen ergaben zudem, dass ein andauernd hoher Geräuschpegel den Anstieg von Stresshormonen im Blut der Elternvögel unterdrückt. Vermutlich wird durch diese Anpassung der Organismus vor den negativen Auswirkungen von dauerhaften Stress geschützt. Gleichzeitig wird jedoch eine normale, natürliche Stressantwort des Körpers – zum Beispiel in Gefahrensituationen – verhindert. Diese Befunde geben Hinweise darauf, dass selbst Vogelarten, die in Städten scheinbar gut zurechtkommen, durch ständigen Verkehrslärm beeinträchtigt werden können.
Mehr dazu: Lärm macht krank – nicht nur den Menschen

Mit ihren 48 Jahren ist die Antenne in der Eifel im besten Alter. Dort, nahe dem Dorf Effelsberg, prägt das 100-Meter-Teleskop nicht nur das Landschaftsbild, sondern leistet vor allem der Wissenschaft wertvolle Dienste. Das über viele Jahre hinweg größte vollbewegliche Radioteleskop der Welt durchforstet das Universum im langwelligsten Teil des elektromagnetischen Spektrums. Mit seiner Hilfe fanden Forscher neue Moleküle im Raum zwischen den Sternen und bewiesen zum ersten Mal die Existenz riesiger geordneter Magnetfeldstrukturen in fremden Milchstraßensystemen. Das Teleskop, das vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie betrieben wird, besitzt eine Oberfläche von mehr als 9000 Quadratmetern und kann damit auch außerordentlich schwache Radiosignale aus großen Entfernungen empfangen. Der Stahlkoloss wiegt 3200 Tonnen, nichtsdestotrotz lässt sich der Parabolspiegel in knapp 15 Minuten um 360 Grad drehen und in nur fünf Minuten um nahezu 90 Grad kippen. Dank regelmäßiger Modernisierungen und Fortschritten in der Digitalelektronik ist die Antenne heute besser denn je – und nach wie vor eines der modernsten Teleskope der Welt.
Mehr dazu: Radioteleskop Effelsberg

Auch wenn sie von außen leblos erscheinen – Knochen bestehen aus abertausenden von lebenden Zellen und werden dauernd auf- und umgebaut. Dies ist auch der Grund dafür, dass ein Knochenbruch heilen kann. Ein Netz feinster Blutgefäße sorgt dafür, dass die Zellen mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden und ihre Abfallstoffe loswerden. Dieses Geflecht ist weit komplexer als gedacht. Mithilfe neuer bildgebender Verfahren haben Forscher darin zwei ganz unterschiedliche Typen von Gefäßen nachgewiesen: Säulenförmigen Kapillaren führen direkt zur Metaphyse – dem Bereich im Knochen, in dem im jugendlichen Alter das Wachstum stattfindet. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Skelettbildung. Verzweigte Kapillaren liegen im Knochenmark und stehen mit den blutbildenden Stammzellen in Verbindung. Sie sind wichtig für die Produktion von neuen Blutkörperchen. Das Bild zeigt das komplexe Kapillarnetzwerk im Oberschenkelknochen einer drei Wochen alten Maus.

Neutronensterne sind im wahrsten Sinne harte Brocken: Ein Teelöffel voll ihrer Materie würde etwa so viel wiegen wie das Zugspitzmassiv. Gelegentlich kommen sich zwei dieser nur etwa 30 Kilometer durchmessenden Sternleichen nahe und verschmelzen in einem wilden Tanz zu einem noch kompakteren Objekt – einem schwarzen Loch. Bei der Geburt eines solchen Massemonsters werden viele verschiedenartige Signale ausgestrahlt, die sich mit unterschiedlichen Observatorien beobachten lassen. Welche kommen dafür infrage? Um das vorherzusagen, bauen Forschende am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam die Natur mithilfe leistungsfähiger Großrechner nach. Hier sind zwei Neutronensterne zu einem schwarzen Loch (Bildmitte) verschmolzen. Es ist von einem Ring aus Materie umgeben, die bei der Verschmelzung ins All hinausgeschleudert wurde. Deren abnehmende Dichte lässt sich hier am Farbverlauf von grün nach blau erkennen. Das weitere Schicksal dieser Materie ist allerdings schon besiegelt: Sie wird nach und nach in der Raumzeitfalle verschwinden.
Mehr dazu: Neutronensterne besser verstehen

Neues menschliches Leben beginnt damit, dass ein Spermium und eine Eizelle verschmelzen. Dabei vereinigen sich das genetische Material von Mutter und Vater, gespeichert in Form der Chromosomen. Während in jeder normalen Zelle unseres Körpers jedes dieser insgesamt 23 Chromosomen zweimal vorhanden ist, enthalten die Keimzellen – Eizellen und Spermien – jedes Chromosom nur einmal. Nach der Vereinigung ist dann wieder ein normaler „doppelter“ Chromosomensatz vorhanden. Damit das funktionieren kann, muss bei der Reifung der Eizelle in einer besonderen Form der Zellteilung, Meiose genannt, die eine Hälfte der Chromosomen „entsorgt“ werden: Dabei entsteht eine sehr kleine Zelle, das Polkörperchen, in die die überzähligen Chromosomen ausgeschleust werden. Unser Bild einer Eizelle während der Meiose zeigt das Polkörperchen (am oberen Bildrand), die Mikrotubuli (Bestandteile des Zellskeletts, die auch die Maschinerie bilden, die die Chromosomen verteilt; hier blau angefärbt) sowie die Chromosomen (grün-türkis) und die in magenta leuchtende Zellmembran. Forscherinnen und Forscher am MPI für biophysikalische Chemie untersuchen die Mechanismen, die den Ablauf der Meiose steuern.
Mehr dazu: Fruchtbare Forschung

Nein, hier wurde weder ein Silvesterfeuerwerk fotografiert noch betrachten wir ein Gemälde von Jackson Pollock. Stattdessen geht es um einen überlebenswichtigen Vorgang, den jeder kennt, der sich schon einmal in den Finger geschnitten oder das Knie aufgeschürft hat: die Blutgerinnung. Hauptakteure sind die Blutplättchen, auch Thrombozyten genannt – winzige Zellfragmente, die unter dem Lichtmikroskop gerade noch sichtbar sind. Um die Blutung zu stoppen, bilden sie lange Ausläufer und formen so im Zusammenspiel mit langkettigen Gerinnungsproteinen ein stabiles Aggregat, den Thrombus. Das im Original schwarz/weiße REM-Bild wurde am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie aufgenommen. Um die Strukturen deutlich hervorzuheben, haben die Wissenschaftler den Thrombozyten durch Bildbearbeitung nachträglich eingefärbt.

Der Brennstoff in einem zukünftigen Fusionskraftwerk – ein ultra-dünnes Wasserstoff-Plasma – hat eine Zündtemperatur von über 100 Millionen Grad Celsius. Obwohl er durch ein Magnetfeld in der Schwebe gehalten wird und die Wände der Brennkammer nicht berührt, müssen diese doch hohen Temperaturen und vor allem kurzen, intensiven Wärmepulsen aus dem heißen Plasma standhalten. Dafür werden komplex geformte Bauteile aus Wolfram entwickelt, dem Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt überhaupt. Das Material hat eine feine Gitterstruktur, die dem hitzebeständigen Wolfram zusätzlich eine niedrige Wärmeleitfähigkeit verleiht. So kann das Spezialmaterial die dahinterliegenden Wandpartien vor thermischer Überlastung schützen. Mit konventionellen Verfahren wie zum Beispiel Fräsen oder Pressen lassen sich solch filigran geformten Wolfram-Objekte jedoch nicht herstellen. Sie werden „ausgedruckt“: Ein computergesteuerter Laserstrahl schmilzt lagenweise Wolfram-Pulver im Muster der gewünschten Gitterstruktur zusammen, das Bauteil baut sich Schicht für Schicht auf.
Mehr dazu: Aus dem 3D-Drucker

Am fünften Tag der Reise kommt ein gewaltiger Sturm auf, und das Schiff wird abgetrieben – direkt auf den Magnetberg zu. Was die Seefahrer im Volksbuch „Herzog Ernst“ aus dem späten 12. Jahrhundert erleben, gehört ins Reich der Fabel. Doch Magnetsterne gibt es wirklich. Diese Magnetare, kompakte Überbleibsel von Supernovae, sind die stärksten Magneten im All. Wie aber kommen sie zu ihrer ungewöhnlich hohen Anziehungskraft? Ein Team von Astrophysikern aus Deutschland und Großbritannien hat dieses 70 Jahre alte Rätsel nun gelöst. Am Computer verschmolzen die Forscher zwei Sterne, von denen jeder ein ganz normales Magnetfeld besaß. Auf dem Bild ist dieser Prozess zu sehen, die Färbung zeigt die Stärke des Magnetfelds, die Schraffierung stellt die Feldlinien dar. Das Endprodukt der Simulation war ein einziger, jetzt aber äußerst stark magnetischer Stern. Explodiert er eines Tages als Supernova, wird aus den Trümmern ein Magnetar geboren.
Mehr dazu: Was Magnetare magnetisch macht

Die Zeit, in der wir leben, wird oft als „Anthropozän“ bezeichnet – das heißt als ein neues Erdzeitalter, in dem der Mensch zum wichtigsten Einflussfaktor auf die biologischen, geologischen und atmosphärischen Prozesse der Erde geworden ist. Lässt sich der Übergang in ein solches, vom Menschen dominiertes Erdzeitalter auch auf regionaler Ebene anschaulich machen? Genau das ist das Ziel des interkulturellen Forschungsprojekts „Mississippi. An Anthropocene River“: Der Mississippi – einst weniger ein Fluss als ein immenses Überschwemmungsgebiet – hat sich im Zuge von Eindämmung und Schiffbarmachung im 20. Jahrhundert stetig verändert, mehr und mehr hin zu einem gewaltigen Landwirtschafts- und Industriekorridor. Der Strom passiert komplexe, sich ständig wandelnde menschengemachte Ökosysteme, er ist Einzugsgebiet verschiedenster Kulturen und nicht zuletzt Schauplatz historischer wie historisch gewachsener Ungleichheiten.
Das Motiv des Mississippi-Projekts basiert auf einer Karte aus den 1940er-Jahren, die die zahlreichen historischen Veränderungen im Flussbett dokumentiert.
Mehr dazu: Auf den Spuren des Anthropozäns

Der Satz von Bézout, benannt nach einem französischen Mathematiker, spielt eine wichtige Rolle in einem Teilgebiet der Mathematik, der Algebra. Er beschreibt, wie viele Schnittpunkte algebraische Kurven besitzen. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften beschäftigen sich mit einem Sonderfall dieser Kurven, den sogenannten kubischen Kurven. Mit Hilfe des Satzes von Bézout konnten sie zeigen, dass alle kubischen Kurven, die sich in acht gegebenen Punkten schneiden, einen neunten gemeinsamen Punkt haben müssen. Die Abbildung zeigt eine solche Berechnung, wobei der neunte Punkt als leuchtender Fixstern dargestellt ist. Konkrete Anwendungen finden diese Kurven beziehungsweise die zugrundeliegenden algebraischen Gleichungen zum Beispiel in der Kryptographie oder auch im Fahrzeugbau. Und wer jetzt denkt, noch nie zuvor eine dieser Kurven gesehen zu haben, könnte falscher nicht liegen: Allein dieser Text enthält zahlreiche kubische Kurven – jede geschwungene Linie eines Buchstaben wird nämlich damit beschrieben.

Kaum laden im Frühling mildere Temperaturen zum Aufenthalt im Freien ein, beginnt für Allergiker auch eine neue Leidenszeit. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie interessiert, inwieweit auch Luftschadstoffe dabei eine Rolle spielen. Denn Luftschadstoffe wie Ozon und Stickoxide verändern Protein-Makromoleküle und somit auch die beiden Hüllen, die ein Pollenkorn schützend umgeben. Die äußere skelettartige Schicht, Exine genannt, verleiht dem Pollen mechanische Stabilität; die innere Pollenwand, die Intine, schützt die eigentliche Keimzelle. Besonders deutlich zu erkennen ist der Unterschied zwischen diesen beiden Strukturen bei Lilienpollen, deren Exine ein ornamentartiges Muster bildet, das an das Fell einer Giraffe erinnert. Bei der Betrachtung unter dem Mikroskop gibt die Autofluoreszenz der beiden Schichten – hier rötlich für die innere Pollenwand und grün-gelblich für das Pollenskelett – Aufschluss darüber, welche chemischen Substanzen dort angereichert sind. Allerdings sind Lilienpollen mit etwa 160 Mikrometern recht groß und schwer. Sie werden daher – im Unterschied zu Birken-, Kiefern- und Haselpollen – im Wesentlichen nicht durch den Wind, sondern durch Insekten verbreitet.

Ein Blümlein, das sich mitten im Winter und in tiefer Nacht entfaltet – nicht ohne Grund ist das selbst im Weihnachtslied ein Synonym für ein Wunder. Denn auch im Leben einer Pflanze hängt, von der Samenkeimung über das Wachstum bis hin zur Blütenbildung, viel vom richtigen Timing ab. So können Pflanzen unter anderem die Tageslänge oder die Temperatur messen, um zu einem geeigneten Zeitpunkt von der Wachstumsphase in die Fortpflanzungsphase zu wechseln – mit anderen Worten: zu blühen. Das Bild zeigt, wie sich die Blüten einer Ackerschmalwand, botanisch Arabidopsis thaliana, aus dem kuppelförmigen Gewebe der Sprossspitze entwickeln.
Die Ackerschmalwand ist eine sogenannte Langtagespflanze, die im Frühling blüht. Über ihre Blätter misst die Pflanze die Tageslänge. Ist die Lichtperiode lang genug, wandern Botenstoffe aus den Blättern in die Sprossspitzen und leiten das Blüh-Signal weiter. So stellt die Pflanze sicher, dass die Blüten zum richtigen Zeitpunkt gebildet werden, um Befruchtung, Samenbildung und Arterhaltung zu gewährleisten.

Milchstraßensyteme sind die größten Bausteine im Universum. Mehrere Milliarden Sterne leuchten in solchen Welteninseln, umgeben von jeder Menge Gas- und Staubwolken. Diese Galaxien haben unterschiedlich Formen und gleichen Spindeln, Ellipsen oder eben Spiralen wie hier zu sehen. Das Bild entstand nicht am Teleskop, sondern im Computer. TNG50 heißt die bisher detailreichste kosmologische Großsimulation, die einen würfelförmigen Ausschnitt von 230 Millionen Lichtjahren Kantenlänge umfasst und rund 20.000 Galaxien enthält. In diesem virtuellen All untersuchen Forscherinnen und Forscher im Detail, wie sich Galaxien gebildet und wie sie sich von der Zeit kurz nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren bis heute entwickelt haben. TNG50 zeigt aber auch kleinräumigere Prozesse, etwa galaktische Gasflüsse. Die hier abgebildete, im Rechner generierte Scheibengalaxie ist in der Draufsicht zu sehen. Sie entspricht dem Anblick im sichtbaren Licht – und sieht einer echten Galaxie täuschend ähnlich.
Mehr dazu: Kosmisches Karussell

Schwarze Raucher sind hoch aufragende Schlote, an denen heißes, mineralreiches Wasser aus dem Meeresgrund strömt. An diesen auf den ersten Blick extrem lebensfeindlich wirkenden Orten in der Tiefsee haben sich ganz eigene Artengemeinschaften herausgebildet. Um dort überleben zu können, ist allerdings Teamgeist gefragt: Muscheln etwa beherbergen symbiotische Bakterien, die für Tiere nicht nutzbare Stoffe aus den heißen Quellen in Nahrung für ihre Wirte umwandeln. Im Gegenzug für die bereitgestellte Kost erhalten die Mikroben freie Logis in einem geschützten Raum, an dem sie kontinuierlich von schwefel- und methanhaltigem Wasser umspült werden, das sie zur Energiegewinnung nutzen. Das Bild zeigt einen Querschnitt durch die Muschel Bathymodiolus azoricus – eine entfernte Verwandte der essbaren Miesmuschel, die in flacherem Wasser zuhause ist. Schwefeloxidierende (hier in goldgelb) und methanoxidierende (magenta gefärbte) Bakterien besiedeln Kiemen, Fuß und Mantelgewebe.
Mehr dazu: Überraschend viele Untermieter

Die Lisu sind eine der etwas mehr als 50 offiziell anerkannten ethnischen Minderheiten in der Volksrepublik China. Ihr Siedlungsgebiet erstreckt sich jedoch weit über Chinas südöstliche Provinz Yunnan hinaus nach Myanmar und Indien. Charakteristisch für die Lisu ist eine große Verbreitung des Christentums. In einem ethnomusikalischen Projekt wurde untersucht, wie der Kirchen- und Chorgesang es den Lisu ermöglicht, soziale Verbindungen über Grenzen hinweg aufzubauen und zu erhalten. Die Basis bilden ein reger Handel mit Audio- und Video-Aufnahmen der christlichen Lisu-Musik sowie Verbindungen zur Plattenindustrie in den Grenzregionen Myanmars. Der freie grenzüberschreitende Austausch von Musik und religiösen Ideen prägt – neben der staatlichen Politik, neuen Verkehrs- und Kommunikationsmitteln und dem technologischen Fortschritt – die Entwicklung dieser Grenzregion.
Weitere Bilder: Gospels der Lisu

Knecht Ruprecht, Krampus oder Bartl – wilde Gestalten begleiten im Brauchtum in vielen Gegenden Deutschlands den heiligen Nikolaus. Ist hier einer von ihnen samt Rutenbündel in die Fänge der modernen Medizin geraten? Weit gefehlt – und doch ist das CT-Bild ungewöhnlich, denn es zeigt das komplett aus Knorpel aufgebaute Skelett eines Süßwasserrochens aus dem Amazonasbecken. Anders als der beim Menschen vorkommende Knorpel ist das Knorpelgewebe von Haien und Rochen von einer dünnen Schicht aus mineralisierten Plättchen überzogen. Diese unzähligen, kleinen, zusammengefügten Kacheln machen das an sich weiche Knorpelgewebe so fest, dass es im Körper der „Knorpelfische“ die Funktion von Knochen erfüllen und zum Beispiel als Ansatz für die Muskeln dienen kann. Und es macht das Gewebe besonders dicht, so dass es – anders als der Knorpel in unseren Ohren, Nasen oder Knien – im Röntgenbild sichtbar ist.

Zerbrochene Glasflasche? Blick in das Innere eines Hochofens? Eine Wüstenlandschaft aus dem Flugzeug betrachtet? Nein, dieses Bild hat einen völlig anderen Maßstab: Es zeigt die Oberfläche von sogenannten Perowskiten, einer Gruppe von metallischen Mineralen; in diesem Fall eine Mischung aus Kalium-, Kalzium- und Nioboxid. An diesen und ähnlichen Oxiden arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf. Sie versuchen, die genaue Struktur und Chemie dieser Partikel, die im Größenbereich von einem Millionstel Millimeter liegen, zu entschlüsseln und so neuartige Nanomaterialien für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen zu entwickeln. Aufgrund ihrer besonderen Kristallstruktur können sich in den Perowskiten Lanthanoide einlagern. Bei Letzteren handelt es sich um eine Gruppe von Metallen der „seltenen Erden“. Eine wichtige Eigenschaft der Lanthanoide ist Lumineszenz – sobald man von außen Energie zuführt, beginnen sie zu leuchten –, weswegen sie beispielsweise in Handydisplays eingesetzt werden.

Die im 15. Jahrhundert erbaute Königliche Kapelle (Capilla Real) im Kloster Santo Domingo in Valencia wird von einem der imposantesten Gewölbe überdacht, die je errichtet wurden. Jeder einzelne Stein wurde individuell für seinen Zweck zugeschnitten und trägt einen Teil der Gesamtlast. So scheint das Gewölbe ohne erkennbare Stützen unmittelbar in die Wand hineinzufließen und wirkt dadurch trotz seiner Massigkeit leicht wie ein Zelt. Eine Meisterleistung der Statik!
Geplant als Grabkapelle für König Alfons V. von Aragon und Maria von Kastilien, wurde die Kapelle in Valencia jedoch nie als solche genutzt. Stattdessen engagierte Alfons in Neapel, seiner neuen Residenzstadt, Künstler und Architekten aus ganz verschiedenen europäischen Ländern. Der Kulturtransfer im Mittelmeerraum, der in diesen Bauprojekten sichtbar wird, ist einer der zentralen Forschungsbereiche der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Bibliotheca Hertziana, dem Max-Planck-Institut für Kunstgeschichte in Rom.

Ordnung muss sein – das gilt auch bei Zellen. Damit sich diese richtig entwickeln und später korrekt funktionieren können, müssen die einzelnen Bestandteile an der richtigen Stelle sein. Von besonderer Bedeutung für die Zellentwicklung ist dabei die Position des Zellkerns. In sogenannten pseudostratifizierten Epithelien (PSE) – Geweben, die aus dicht zusammengedrängten länglichen Zellen bestehen und als Vorläufer vieler Organe wie Darm, Leber oder Gehirn dienen – muss der Zellkern vor der Zellteilung beispielsweise an die nach außen gewandte Spitze der Zelle wandern. Diese Bewegung, die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Zellbiologie und Genetik auf molekularer Ebene verstehen wollen, ist auf dem Bild dargestellt. Die Fotomontage aus mehreren zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Fluoreszenzaufnahmen fasst die Wanderung des Zellkerns (leuchtend hellgrau) von links nach rechts und von innen nach außen zusammen. Die Umrisse der Zelle sind türkis-gestrichelt dargestellt.

Bilder und Daten von Personen, die von den Strafverfolgungsbehörden verhaftet wurden, werden in den USA auf kommerziellen "mug shot websites" veröffentlicht – unabhängig von Anklage oder Gerichtsverfahren. Teilweise dienen diese Seiten explizit dem Zweck, daran zu verdienen, dass Menschen für die Entfernung ihrer Daten von solchen Seiten eine „Gebühr“ bezahlen. Der Konzeptkünstler, Hackaktivist und Kulturkritiker Paolo Cirio hat sich 2016 in seinem Projekt „Obscurity (Verdunkelung)“ in sechs dieser Websites gehackt und dort mehr als 10 Millionen „Täterfotos“ verschwimmen lassen sowie die zugehörigen personenbezogenen Daten vermischt. Eine Identifikation wird so unmöglich. Cirio kritisiert mit seiner Arbeit die Vorverurteilung durch die öffentliche Zurschaustellung und insbesondere die Praxis des profitablen sogenannten „Reputationsmanagements“. Er wirft Fragen auf zu Informationsethik, Massenüberwachung und Profiling, aber auch zum Verhältnis von Identität und Person.

Die Forschungsgruppe „Nomos der Bilder“ am Kunsthistorischen Institut in Florenz analysiert Kunstwerke und -projekte in ihrem rechtshistorischen Kontext.

Paolo Cirio, Obscurity, archival inkjet on paper, 84 x 105 cm, 2016 (Ausschnitt)

Elektrischer Strom ist physikalisch gesehen die Bewegung von Elektronen durch ein leitfähiges Material. Für gewöhnlich fließen die Elektronen dabei in Richtung der Kraft, die auf sie wirkt. Nicht so in sogenannten topologischen Materialien. Hier nehmen Elektronen eine verdrehte Welt wahr; statt geradeaus bewegen sie sich senkrecht zur angelegten Spannung. Meist wird dieser besondere Zustand – das Material verhält sich nun in seinem Inneren wie ein elektrischer Isolator, während es gleichzeitig an seinem Rand eine nahezu widerstandsfreie Leitfähigkeit aufweist – durch das Anlegen starker Magnetfelder erzeugt. In Graphen, einer einzelnen Lage aus Kohlenstoffatomen, konnte dieser Effekt jetzt auch durch zirkular polarisiertes Licht hervorgerufen werden. Das Bild zeigt die durch das Laserlicht veränderte Bandstruktur des Graphens. Die Bandstruktur beschreibt die elektronische Struktur eines Materials und gibt Aufschluss über deren Eigenschaften. Sobald der Laserpuls vorbei ist, kehrt das Graphen wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Dieser Effekt könnte beispielsweise bei der Entwicklung neuerer Sensoren oder Rechner eine wichtige Rolle spielen
Mehr dazu: Laserlicht verdreht die Elektronenwelt

Sie stehen meist im Schatten ihrer weitaus berühmteren Nachbarn und lange hat sich kaum jemand für sie interessiert – dabei würde ohne sie in unseren Köpfen gar nichts funktionieren: Gliazellen kommen im Säugetiergehirn ungefähr genauso häufig vor wie Nervenzellen und übernehmen dort lebenswichtige Hilfs- und Stützfunktionen. Bei einer Verletzung – etwa nach einem Schlaganfall – treten ganz bestimmte Typen von ihnen in Aktion: Mikroglia (hier rot) und Astrozyten (grün) stützen, schützen und ernähren die Nervenzellen, so dass diese sich regenerieren können. Zeigt sich im Mikroskop eine Anhäufung von Gliazellen, die obendrein ihre Form verändert haben, so deutet dies auf eine Gewebeschädigung hin. Auf diesem Bild – einem Ausschnitt des Hippocampus einer Maus – ist jedoch alles in bester Ordnung: Die Gliazellen sind normal verteilt und die Gewebestrukturen intakt. Unter diesen Bedingungen können die Nervenzellen (hier erkennbar als diagonales Band aus blau angefärbten Zellkernen) optimal versorgt ihren eigenen Funktionen nachkommen.

Elektronen bewegen sich mit atemberaubenden Geschwindigkeiten. Wer sie beobachten will, muss schnell sein. Forscher am Max-Planck-Institut für Quantenoptik nutzen dazu ultrakurze Lichtblitze, die nur Attosekunden – das heißt nur wenige Milliardstel einer milliardstel Sekunde – dauern. Damit lassen sich Elektronen in Atomen und Molekülen nicht nur beobachten, sondern sogar fotografieren oder steuern. Um die ultrakurzen Lichtpulse zu erzeugen, wird ein Edelgas mit einem Laserstrahl aus sehr kurzwelligem Licht beschossen. Das hochenergetische Licht regt Elektronen in den Edelgasatomen an – was nichts anderes bedeutet als dass diese Elektronen Energie aufnehmen, die sie dann anschließend in Form eines Attosekundenblitzes wieder abgeben.
Das Foto erlaubt einen Blick in die Experimentierkammer eines Ultrakurzeitexperiments: Links ist eine Blende der optischen Einheit zu sehen, die den Laserstrahl erzeugt, rechts im Vordergrund die Gasdüse, aus der das Edelgas ausströmt. Die Edelgasatome werden vom Laserstrahl getroffen und senden dann die ultrakurzen Lichtblitze aus.
Mehr dazu: Klappe für den Quantenfilm [PDF]