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Die allgemeinen Prinzipien, die die Struktur und Funktion der Netzwerke im Gehirn ausmacht, sind bis jetzt nicht vollständig verstanden. Kürzlich haben Experimente die folgende theoretische Hypothese unterstützt: Kortikale Netzwerke organisieren sich so, dass sie sich nahe am kritischen Punkt zwischen Chaos und Stagnation befinden. Dieser Zustand kann für die Hirnfunktion in vielerlei Hinsicht von Bedeutung sein, zum Beispiel beim Optimieren der Sensitivität für Sinnesreize. Es wird untersucht, wie neuronale Netzwerke ihren kritischen Zustand erreichen und beibehalten können.

Brennstoffzellen können elektrische Energie mit sehr hohen Wirkungsgraden erzeugen. Sie stellen daher einen wichtigen Baustein für eine zukünftige Energieversorgung dar. Der Betrieb und die Regelung von Brennstoffzellen ist aber anspruchsvoll. In diesem Beitrag werden typische Probleme der Regelung von Brennstoffzellensystemen in unterschiedlichen Leistungsklassen erläutert, und es werden Lösungsansätze aufgezeigt.

Die Abteilungen von Prof. Neugebauer (Computergestütztes Materialdesign) und Prof. Raabe (Mikrostrukturphysik und Umformtechnik) haben eine neue Generation von Simulationsmethoden für die Werkstoffentwicklung eingeführt. Die Innovation des Ansatzes beruht auf der Verbindung von Quantenmechanik, Kontinuumstheorie und Experiment für metallurgisches Materialdesign.

Scheinbar identische Nanoobjekte wie Moleküle, Proteine oder Nanopartikel unterscheiden sich in Umgebung, Form oder Ausgangszustand. Mittelung über viele Nanoobjekte verwäscht so das Ergebnis eines Experiments. Nur die Messung an einzelnen Nanoobjekten liefert das volle Bild. Optische Spektroskopie einzelner absorbierender Nanoobjekte steht aber vor der Herausforderung, dass ein sehr kleines Signal vor einem großen Untergrund detektiert werden muss. Ein zweites Partikel kann jedoch als Antenne dienen und das Signal verstärken, wodurch Experimente an kleinsten Nanopartikeln möglich werden.

Die Entdeckung neuer Supraleiter geschah fast immer empirisch, oft völlig unerwartet, und die Suche nach Materialien, die bei Raumtemperatur supraleitend sind, ist eine enorme Herausforderung. Der Mechanismus der Hochtemperatur-Supraleitung in Kupraten ist noch nicht verstanden; es wurde aber eine Korrelation zwischen gemessenen Sprungtemperaturen und berechneten Energieband-Dispersionen festgestellt. Deshalb versucht man, Materialien mit „besseren“ Bandstrukturen herzustellen. Künstliche Heterostrukturen bestehend aus Nickelaten und isolierenden Oxiden scheinen hierbei Erfolg versprechend.