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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 01/2018)
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Sehr geehrte Journalistin, sehr geehrter Journalist,
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und würden uns freuen, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen bei Bedarf weitere Informationen und Ansprechpartner. Um Beleg Ihrer Berichterstattung wird gebeten.
Freundliche Grüße
Ihre Pressestelle des KIT
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Materialien: Protonenleiter für chemische Sensoren und Brennstoffzellen
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Kleinskalige Gerüste aus metallischen Knotenpunkten und organischen Verbindungselementen sind wahre Multitalente: Über die Kombination verschiedener Materialien sowie die Variation der Porengröße und -gestalt lassen sich die MOFs (Metal-Organic Frameworks) für unterschiedliche Anwendungen maßschneidern – von der Gasspeicherung über die Katalyse bis hin zu optischen Systemen. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie arbeiten intensiv an verschiedenen MOF-basierten Beschichtungen. Nun haben die Wissenschaftler in zwei grundlegenden Arbeiten mit internationalen Kollegen demonstriert, dass auf einem Substrat aufgewachsene MOFs (SURMOFs) sich auch hervorragend als Protonenleiter eignen. Materialien mit hoher Protonenleitfähigkeit sind in vielen technologischen Anwendungen gefragt, beispielsweise in chemischen Sensoren oder Brennstoffzellen.
In der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201706551) stellen die Forscher SURMOFs vor, deren Protonenleitfähigkeit sich durch Bestrahlen mit Licht ein- und ausschalten lässt. Dabei interagieren die SURMOFs mit Gastmolekülen. Das Schalten mit Licht könnte künftig fernsteuerbaren chemischen Sensoren zugutekommen. Im Magazin Macromolecular Rapid Communications (DOI: 10.1002/marc.201700676) präsentieren die Wissenschaftler erstmals nanoporöse Gele (SURGELs) mit ausgezeichneter Protonenleitfähigkeit. Diese ist sogar höher als die des zurzeit in Brennstoffzellen eingesetzten Referenzmaterials Nafion. Mit SURGELs lassen sich Polymerschichten verwirklichen, die hohe Protonenleitfähigkeit mit hoher plastischer Verformbarkeit sowie Wasserbeständigkeit verbinden. Die Aufnahme von Wasser in Polymermembranen entscheidet über ihre Protonenleitfähigkeit, da Protonen schnell von einem Wassermolekül zum nächsten springen. Zur Herstellung der SURGELs haben die Wissenschaftler die Bausteine der SURMOFs untereinander quervernetzt und anschließend die Metallionen herausgelöst. „Beide Arbeiten belegen, dass MOFs weiter an Bedeutung gewinnen“, erklärt der Leiter des Instituts für Funktionelle Grenzflächen des Karlsruher Instituts für Technologie, Christof Wöll. „Erste technologische Anwendungen der neuen SURMOFs und SURGELs sind in wenigen Jahren zu erwarten.“ (or)
Mehr Information:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706551/abstract
ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29251389
ifg.kit.edu
Bildunterschrift: Im Blick des Rasterelektronenmikroskopes kann man die SURGELs auf einem gitterförmigen Träger erkennen. (Bild: Z. Wang/KIT)
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Medizintechnik: Mit Licht Krebs behandeln
Die Behandlung von Krebs durch Chemo- oder Strahlentherapie kann starke Nebenwirkungen auslösen und das gesunde Gewebe um den Tumor herum schädigen. Deshalb steht die Entwicklung alternativer Therapien, wie solche mit durch Licht aktivierbaren nanopartikulären Substanzen, im Fokus der Wissenschaft. Diese Substanzen, sogenannte Fotokatalysatoren, lassen sich bisher bloß durch kurzwelliges, ultraviolettes (UV) Licht aktivieren. Dieses hat aber nur eine niedrige Eindringtiefe in die Haut. Zudem ist UV-Licht zellschädigend. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie haben jetzt einen Fotokatalysator auf Basis des Stoffs Zinnwolframat entwickelt, mit dem man vielleicht eines Tages tiefer sitzende Tumore behandeln kann und der kostengünstig herzustellen ist. Für weitergehende Tests – sogenannte präklinische Studien – suchen sie derzeit passende Industriepartner.
„Die Zinnwolframat-Partikel reagieren auf den höheren, blauen Anteil im Tageslicht, welcher aufgrund längerer Lichtwellenlängen bis ins Unterhautgewebe vordringen kann“, sagt Claus Feldmann vom Institut für Anorganische Chemie des Karlsruher Instituts für Technologie. „So ist der Fotokatalysator um ein Vielfaches aktiver und tiefer liegende Hauttumore wären behandelbar. Deshalb könnte er für die Hautkrebstherapie geeignet sein.“ Die Substanzen der sogenannten fotodynamischen Therapie werden auf die erkrankte Haut aufgetragen oder in die obere Hautschicht injiziert. Erst unter Bestrahlung mit Licht entfaltet der Fotokatalysator seine Wirkung: Es bilden sich reaktionsfreudige Moleküle – sogenannte OH-Radikale –, die zum Zelltod der Tumorzellen führen. Die im Dunkeln liegenden gesunden Zellen bleiben dabei von der chemischen Reaktion weitgehend unberührt. (swi)
Mehr Information:
kit-technology.de/de/technologieangebote/details/627
pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5b03060
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Robotik: Aus menschlicher Körperhaltung lernen
Sollen uns menschenähnliche Roboter einmal im Alltag oder bei der Arbeit unterstützen, müssen sie die entsprechenden Bewegungen erst erlernen. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie verfolgen den Ansatz, dass sie dies möglichst aus der Beobachtung des Menschen tun. Körperhaltungen, die wir Menschen bei verschiedenen Tätigkeiten einnehmen und die Art und Weise wie wir die Umgebung als Unterstützung nutzen, sind jedoch äußerst komplex – etwa wenn wir uns beim Treppensteigen an einem Geländer festhalten oder uns mit einem gebeugten Knie abstützen, um einen schweren Gegenstand anzuheben. Forscher haben jetzt in der Fachzeitschrift „Science Robotics“ eine Klassifizierung menschlicher Körperhaltungen, welche die Umgebung als Unterstützung nutzen, vorgestellt.
Das Problem: Menschen nutzen sehr unterschiedliche Kontaktsequenzen für ein und dieselbe Bewegung, etwa beim Knien. 388 Bewegungsabläufe verschiedener Aufgaben mit bis zu vier Kontaktpunkten zwischen Mensch und Umgebung haben die Forscher hierbei analysiert. Dazu gehören etwa Stehen auf einem Bein, Knien oder Kriechen auf allen Vieren. Mit der aktuellen Veröffentlichung zeigen Forscher am Institut für Anthropomatik und Robotik des Karlsruher Instituts für Technologie Wege auf, die Multi-Kontakt-Bewegungsplanung so zu vereinfachen, dass sie von Robotern erlernt werden kann. (mex)
Mehr Information:
robotics.sciencemag.org/content/2/13/eaaq0560
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Technische Sicherheit: Interdisziplinäres Qualitätsmerkmal
Für Ingenieure sollte die Sicherheit ihrer Produkte ein zentrales Qualitätsmerkmal darstellen. Dafür plädieren Hubert B. Keller und seine Co-Autoren in dem Buch Technical Safety – An Attribute of Quality, dessen Inhalt sie zuvor als Expertenkommission des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) erarbeitet haben. Technische Sicherheit entsteht nach Keller beispielsweise durch das Prinzip der Redundanz: „Denken Sie an einen Aufzug“, sagt der Softwareingenieur des Karlsruher Instituts für Technologie: „Wenn das erste Befestigungsseil reißt, dann rettet das zweite Seil Leben.“
Das Sicherheitsprinzip der Redundanz kommt in vielen Konstruktionsbereichen zum Einsatz, aber auch andere Vorkehrungen haben interdisziplinäre Gültigkeit. Gemeinsam mit dem Luftfahrtingenieur Wolf-Dieter Pilz, dem Materialforscher Bernd Schulz-Forberg sowie dem Raumfahrtingenieur Christian J. Langenbach systematisiert und präsentiert Keller diese unterschiedlichen Ansätze und Vorgehensweisen. Dass sie dabei aus ihrem umfangreichen Erfahrungsschatz schöpfen, macht das Buch vielseitig und lesenswert. Umso mehr, als dass die Autoren auch den gesellschaftlichen Kontext aus kommerziellen Interessen, regulatorischen Rahmenbedingungen sowie ethischen Erwägungen berücksichtigen. Ihre Bestandsaufnahme und Handreichung zur technischen Sicherheit könnte deshalb bald zur Pflichtlektüre für Ingenieure aller Disziplinen gehören. (mhe)
Mehr Information:
link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-319-68625-7
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Wassernutzung: „Mehr als 7 000 Wasserkraftwerke sind in Deutschland in Betrieb“, erklärt Franz Nestmann, der Leiter des Instituts für Wasser und Gewässerentwicklung des Karlsruher Instituts für Technologie. „Aber zahlreiche weitere ökologisch geeignete Standorte bleiben ungenutzt.“ Obwohl große Energiespeicher für die Umstellung auf regenerative Energieerzeugung dringend erforderlich sind, wurde gerade auch noch der beabsichtigte Bau des Pumpspeicherwerkes Atdorf eingestellt. Der Experte für Gewässerbau, Strömungsmechanik, Hochwasserschutz und Wasserressourcen-Management ist unter anderem der Präsident des Wasserwirtschaftsverbandes Baden-Württemberg und begleitet Projekte weltweit. Dabei geht es nicht nur um Energieerzeugung, sondern auch um Energiespeicherung, Trinkwassergewinnung und –qualität, gerade in den Weltregionen, die wirklich unter Wasserknappheit leiden. (kes) Mehr Information: sek.kit.edu/kit_experten_nestmann.php
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Personalplanung: Wie viele Kunden kann ich heute in meiner Filiale erwarten? Und wieviel Personal brauche ich eigentlich morgen Mittag an meinen Standorten? Statt den Personaleinsatz nach Bauchgefühl zu planen, bietet das Start-up Nesto eine intelligente und bedarfsorientierte Personalplanung. Mithilfe selbstlernender Algorithmen prognostiziert Nesto den Personalbedarf jeder Stunde auf Basis vorhandener Betriebsdaten sowie externer Faktoren wie dem Wetter. So können beispielsweise Gastronomen die Personalauslastung optimieren, Mitarbeitern Planungssicherheit geben und die Servicequalität für den Kunden steigern. (kes) Mehr Information: kit-gruendernews.de/category/gruender-des-monats
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KIT.audio | Der Forschungspodcast
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Klimawandel, Nationalismen, Endlager, Industrie 4.0: Viele gesellschaftliche Diskussionen sind mehrschichtig und langwierig. Und doch erreichen sie uns regelmäßig auch tagesaktuell etwa in Form von Schlagzeilen zu Katalonien, Stürmen, Standortsuche oder Roboterkollegen. Bei der Einordnung dieser Schlaglichter helfen hintergründige Einblicke in Zusammenhänge, wie sie der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für Technologie unterhaltsam anbietet. Die archivierten, aber nicht veralteten Ausgaben des Podcasts finden sie online unter: sek.kit.edu/2203.php
KIT.audio ist der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für Technologie. Monatlich erkundet es ein aktuell drängendes Forschungsthema. Die eingefangenen O-Töne, Geräuschkulissen und Sounds verweben in der Art eines Features zu intensiven Hörstücken von etwa 30 Minuten Dauer. (kes)
Mehr vom Podcast KIT.audio auf kit.edu/audio
Besuchen Sie uns auch auf dem Portal Soundcloud. Dort finden Sie im „Campus Report“ Impressionen und Eindrücke aus den Laboren und Hörsälen des Karlsruher Instituts für Technologie. Die populärwissenschaftlichen Beiträge im Radioformat erscheinen wöchentlich online:
Mehr vom Campus Report unter soundcloud.com/karlsruherinstitutfuertechnologie
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KIT Environment Lecture
30. Januar 2018, Karlsruhe
Thema: Wissenschaft und Forschung als Basis für eine zukunftsorientierte Flusspolitik
klima-umwelt.kit.edu/downloads/Environment-Lecture_Einladung_2018_Web.pdf
KIT im Rathaus: Energie
31. Januar 2018, Karlsruhe
Thema: Die Zukunft der Energieversorgung
zak.kit.edu/kit_im_rathaus
Forum „Kritische Interdisziplinarität“
6. Februar 2018, Campus Süd des KIT
Vortrag: „What A Plant Knows”, Danny Chamovitz, Tel Aviv University, Israel
botanik.kit.edu/botzell/2352.php
Symposium „Gute Algorithmen“
16. Februar 2018, Campus Süd des KIT
Themen: Systemkonzepte, Vernetzte Systeme, Digitale Geschäftsmodelle
aik-ev.de/index.php/veranstaltungen/34-aik-symposium
FZI Open House
Tag der offenen Tür am Forschungszentrum Informatik des Karlsruher Instituts für Technologie
22. Februar 2018, FZI Open House
Themen: Blockchain, Digital Health Care, Künstliche Intelligenz und Mobilität
fzi.de/aktuelles/fzi-open-house
Tagung: Hochschuldidaktik als professionelle Verbindung von Forschung, Politik und Praxis
28. Februar bis 2. März 2017, Campus Süd des KIT
Themen: Lehrkonzepte, Bildungspolitik, Wissenschaftssystem
dghd.de/events/dghd-jahrestagung-2018
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Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine
26 000 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen.
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Kosta Schinarakis
Themenscout
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu
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