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KIT.kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 05/2021)
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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 freuen uns, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen für weitere Informationen auch passende Ansprechpersonen. Über einen Beleg Ihrer Berichterstattung freuen wir uns.
Freundliche Grüße
Ihr Presseservice des KIT
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Medizintechnik: Simulationsplattform für Herzrhythmusstörungen
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Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen zu den weltweit häufigsten Todesursachen: Jedes Jahr sterben in Deutschland über 300 000 Menschen an den Folgen. Rund die Hälfte dieser Todesfälle wird durch Herzrhythmusstörungen verursacht. Im europäischen Projekt MICROCARD, an dem das KIT beteiligt ist, entwickeln Forschende nun eine Simulationsplattform, die die elektrophysikalischen Signalübertragungen im Herzen digital abbilden kann. Die Computersimulationen sollen insbesondere zu einer verbesserten Diagnose und Therapie beitragen.
„Computermodelle sind heute weit verbreitet, um das Verhalten komplexer biophysikalischer Systeme wie des Herzens und die Ursachen von Krankheiten zu verstehen“, so Axel Loewe vom Institut für Biomedizinische Technik (IBT) des KIT. Um alternde oder kranke Herzen aus elektrophysiologischer Sicht digital zu simulieren, entwickelt das Konsortium eine spezielle Software. Diese basiert auf “openCARP“, einem Elektrophysiologie-Simulator für Herzbeschwerden, und ist auf hochleistungsfähige Rechensysteme, also Supercomputer, ausgelegt. Am Steinbuch Centre for Computing des KIT konzentriert sich ein Team um Hartwig Anzt auf spezielle mathematische Computerprogramme, die an spezifische Problemstellungen wie die Abbildung der Elektrophysiologie des Herzens auf zellulärer Ebene angepasst und auf das Simulationssystem zugeschnitten sind. Das IBT arbeitet an der Integration, Bereitstellung und Verbreitung der Software. Ziel ist es, die Software einem breiten Nutzerkreis als Plattform zugänglich zu machen, um verschiedene reale Anwendungen in der Kardiologie zu bewältigen. Das KIT erhält für seine Beiträge im Rahmen des „European High-Performance Computing Joint Undertaking“ etwa 1,3 Millionen Euro. (ase)
Weitere Informationen:
microcard.eu
Bildunterschrift: Um das elektrophysikalische Verhalten des Herzens besser zu verstehen, entwickelt das europäische Konsortium eine breit zugängliche Simulationsplattform. (Foto: Markus Breig, KIT)
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Corona-Pandemie: Anreize steigern Impfbereitschaft
Um die Corona-Pandemie einzudämmen, spielen Tests und Impfungen eine entscheidende Rolle. Was die Impfbereitschaft positiv beeinflussen könnte, haben Wissenschaftlerinnen des KIT und der University of California San Diego in den USA in einem Online-Experiment untersucht. Von Dezember 2020 bis Februar 2021 nahmen daran insgesamt 1 544 Personen teil.
Ohne positive Anreize lag die Impfbereitschaft der Probandinnen und Probanden bei knapp 70 Prozent. „Das könnte wegen der Mutationen für die Herdenimmunität zu wenig sein“, sagt Nora Szech vom Institut für Volkswirtschaftslehre des KIT. „Als wir ihnen einen festen Termin anboten, ohne dass die Personen selbst aktiv werden mussten und ohne Verpflichtung, den Termin wahrzunehmen, stieg die Bereitschaft um etwa sechs Prozent.“ Bei einer zusätzlichen finanziellen Belohnung von bis zu 500 Dollar erhöhte sich die Impfbereitschaft auf knapp 90 Prozent. Wurde ein zu geringer Betrag angeboten, etwa in Höhe von 20 Dollar, war die Impfbereitschaft niedriger als ganz ohne zusätzlichen Anreiz. Die Gegenleistung für eine Impfung, die auch sozial von hohem Wert sei, könne dann als unverhältnismäßig gering empfunden werden, so Szech. „Unsere Studie zeigt, dass Impftermine für jeden einzelnen ohne großen Aufwand angeboten werden sollten. Damit lassen sich auch bildungsferne und ältere Menschen gut erreichen, die besonders gefährdet sind. Auch Kompensationen bereits ab 100 Dollar zeigen viel Potenzial.“ (swi)
Weitere Informationen:
econpapers.wiwi.kit.edu/downloads/KITe_WP_150.pdf
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Biosensorik: Krankheiten patientennah, frühzeitig und effizient diagnostizieren
Die frühzeitige und effiziente Diagnose von Krankheiten mit kostengünstiger patientennaher Labordiagnostik wird für die personalisierte Medizin und den öffentlichen Gesundheitsschutz immer wichtiger. Optische Biosensoren auf Basis von Siliziumnitrid (Si₃N₄)-Wellenleitern sind dabei besonders vielversprechend. Sie können mit sichtbarem Licht betrieben werden, das in wässrigen Lösungen nur sehr schwach absorbiert wird und damit einen hochempfindlichen Nachweis indikativer Biomarker ermöglicht. Eine Herausforderung stellte bislang allerdings die kostengünstige Integration entsprechender Lichtquellen auf dem Siliziumnitrid-Chip dar. Ein Forschungsteam unter Leitung von Christian Koos vom Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) und vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT hat hierzu ein neues Konzept entwickelt und die Ergebnisse in der Zeitschrift Light: Science & Application vorgestellt.
Die Forscherinnen und Forscher verfolgen dabei einen hybriden Ansatz, bei dem Si₃N₄-Wellenleiter mit lichtemittierenden organischen Farbstoffen kombiniert werden. Dieses Si₃N₄-organic hybrid (SiNOH) genannte Konzept ermöglicht es, eine Vielzahl von Biosensoren auf einem Chip mit Licht zu versorgen und die Ausgangssignale mit einer Kamera parallel auszulesen. „Die lichtemittierenden Materialien lassen sich sehr einfach und effizient mit Druckverfahren auf die Wellenleiter-Chips aufbringen“, erläutert Koos, „damit lassen sich SiNOH-Laser sehr preisgünstig in großen Stückzahlen herstellen“. In einem ersten Experiment demonstrierte das Forschungsteam die Tragfähigkeit des Ansatzes durch den Nachweis unterschiedlicher Konzentrationen von Fibrinogen, einem Eiweiß, das eine zentrale Rolle bei der Blutgerinnung spielt. (sf/tsc)
Weitere Informationen:
doi.org/10.1038/s41377-021-00486-w
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Teilchenforschung: Sensoren für eine neue Physik
Am Paul Scherrer Institut in Villigen, Schweiz, entsteht derzeit das Mu3e-Experiment, das den Zerfall von Myonen untersuchen wird. Myonen sind Elementarteilchen, die den Elektronen ähneln, aber eine deutlich höhere Masse haben. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat nun den Antrag einer Forschungsgruppe der Universitäten Heidelberg und Mainz sowie des KIT bewilligt, die maßgeblich am Aufbau von Mu3e mitwirkt. Das KIT erhält für seine Beiträge rund eine Million Euro.
Verschiedene physikalische Theorien sagen voraus, dass Myonen in seltenen Fällen in drei Elektronen zerfallen können. Dieser Zerfall ist allerdings nach dem sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik extrem unwahrscheinlich. Dieses Modell beschreibt alle uns bekannten Elementarteilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Die Beobachtung des Zerfalls würde also auf eine neuartige Physik hinweisen. „Unsere Arbeitsgruppe am KIT ist für die Entwicklung und Produktion von innovativen Sensoren für die Messung der Elektronen zuständig“, erläutert Ivan Peric, stellvertretender Leiter des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik am KIT. Die Arbeitsgruppe hat sogenannte HV-CMOS-Pixelsensoren entwickelt. Diese Sensoren können einzelne Elementarteilchen oder auch Photonen messen. Anwendungsgebiete liegen neben der Hochenergiephysik unter anderem in der Medizin oder der Elektronenmikroskopie. (jho)
Weitere Informationen:
ipe.kit.edu/2651.php
psi.ch/de/mu3e
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Coronavirus: Von der Grundlagenforschung zu effizienten Luftreinigungssystemen
Neben Tröpfchen- und Schmierinfektionen ist der Transport durch Aerosole in der Luft nach dem derzeitigen wissenschaftlichen Stand der häufigste Übertragungsweg von SARS-CoV-2. Ein europäisches Team, darunter Forschende des KIT, beschäftigt sich im Forschungsvorhaben CORAERO mit dem grundlegenden Verständnis der Tröpfchen- und Aerosolausbreitung und entwickelt technische und administrative Maßnahmen, die die Ausbreitung verhindern sollen.
„Luftreinigungssysteme schränken Menschen weniger ein als Masken und eignen sich besonders für den Einsatz im Personennahverkehr, in Schulen oder Restaurants“, sagt Horst Hahn vom Institut für Nanotechnologie des KIT. Hahn und seine Arbeitsgruppe konzentrieren sich auf den am Institut entwickelten Aerobuster, ein intelligentes Luftreinigungssystem, das sie im Projekt weiter verbessern. Darüber hinaus sind drei weitere Arbeitsgruppen des KIT an CORAERO beteiligt. Am Institut für Meteorologie und Klimaforschung untersuchen Forschende in der Aerosol- und Wolkenkammer AIDA die Thermodynamik sowie die Struktur und Zusammensetzung von Aerosolen und Tröpfchen. Am Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik wird das Potenzial von Mikrowellen zur Inaktivierung von Viren in speziellen Filtern untersucht. Das Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse beschäftigt sich unter anderem mit sozioökonomischen und ethischen Aspekten sowie der Nutzerakzeptanz bezüglich der Maßnahmen, die eine Ausbreitung von Aerosol- und Tröpfcheninfektionen verhindern. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt mit etwa sechs Millionen Euro. (ase)
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Podcast: Karlsruher Beiträge zur Klimaforschung
Das Klima der Erde ist im Wandel: Es wird wärmer, Niederschläge und Meeresspiegel verändern sich, Ökosysteme geraten unter Stress. Das hat soziale und politische Auswirkungen, erfordert gesellschaftliche Prioritätensetzungen, differenzierte Kommunikationsleistungen sowie technische Ansätze. In der Podcastreihe des KIT-Zentrums für Klima und Umwelt berichten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT über ihre Arbeit in der Klimaforschung. Die Folgen gehen 14-tägig online.
Weitere Informationen:
anchor.fm/kirsten-hennrich/episodes/Nebel-und-niedrige-Wolken-und-ihre-Rolle-im-Klimasystem-euq95b
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Fleischersatzprodukte aus nachhaltigen Lebensmitteln: Viele Menschen entscheiden sich aus gesundheitlichen, ethischen oder ökologischen Gründen dafür, ihren Fleischkonsum zu reduzieren. „Eine Alternative sind pflanzenbasierte Lebensmittel, vor allem Proteine aus nachhaltigen Quellen“, sagt Azad Emin vom Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik des KIT. „Die Herausforderung hierbei ist, die veganen Ersatzprodukte nicht nur in Aussehen, Geruch und Geschmack möglichst ähnlich wie Fleischprodukte zu gestalten, sondern insbesondere auch in der Textur“, so Emin. In einem speziellen Verfahren zur Herstellung entsprechender Produkte – der Extrusion – untersucht er Zusammenhänge und Strukturen, die für eine fleischähnliche Struktur verantwortlich sind. Ziel sei, eine große Vielfalt an Fleischersatzprodukten aus Lebensmitteln wie Sojabohnen, Weizen, Erbsen möglichst fleischähnlich zu gestalten, so der Wissenschaftler. Neben nachhaltigen Alternativen forscht Emin auch zu Mehlen aus zu Pulver verarbeiteten Insekten und zum Upcycling, also der nachhaltigen Weiternutzung von Resten aus der Obst- und Gemüseproduktion. (ase)
Weitere Informationen: sek.kit.edu/kit-experten_emin.php
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Integrierte Energie- und Infrastrukturplanung: Bei der Umsetzung der Energiewende unterstützt greenventory, ein Spin-off aus dem KIT und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme. Das Unternehmen hat eine Softwarelösung entwickelt, mit der Energieversorger, Netzbetreiber und Städte ihr Energiesystem individuell abbilden, analysieren und verbessern können. Um dabei alle relevanten Strom-, Gas- oder Wärmenetze sowie die zugehörigen Verkehrsströme zu berücksichtigen, werden Satellitenbilder und Netzkarten sowie viele weitere Datenquellen ausgewertet. Auf dieser Basis und mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz können Handlungsoptionen transparent bewertet und zukünftige Entwicklungspfade virtuell erkundet werden. Die Softwaretechnologie von greenventory kommt u.a. im Landkreis Lörrach bei der kommunalen Wärmeplanung zum Einsatz. (che)
Weitere Informationen: greenventory.de
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Aktuelle Presseinformationen
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Samstag, 12. Juni, bis Freitag, 18. Juni 2021, vorwiegend online
7 Tage, 7 Fragen, 7 Formate
Das KIT veranstaltet seinen traditionellen Tag der offenen Tür in diesem Jahr überwiegend virtuell: Eingebettet in das Wissenschaftsfestival EFFEKTE bietet KIT21 an sieben Tagen zu sieben Fragen in sieben Formaten ganz unterschiedliche Einblicke in seine Forschung. Ob spielerisch in einem digitalen Escape Room oder kurz und bündig in einer gestreamten Lunch Lecture: Jeder Tag geht in einem anderen Format einer Frage nach. Auftakt macht eine Talkrunde zum Thema: Wann wird Karlsruhe klimaneutral? Weitere Fragen sind unter anderem: Wie wird Robotik unser Leben verändern oder brauchen wir bald keinen Führerschein mehr?
aserv.kit.edu/kit21.php
Montag, 21. Juni, bis Freitag, 25. Juni 2021, online
Short Course and Thin Film Technology Forum 2021
Auf dem Programm der von der Arbeitsgruppe Thin Film Technology des KIT organisierten virtuellen Veranstaltung stehen ein dreitägiges Seminar sowie ein zweitägiges Forum mit verschiedenen Vorträgen und Diskussionen zu neuen Forschungsergebnissen und Trends in der Dünnfilmtechnologie. Unter den Vortragenden sind auch zahlreiche Expertinnen und Experten des KIT.
tft.kit.edu/3322.php
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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 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen.
Seine etwa 23 300 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. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Margarete Lehné
Stellvertretende Pressesprecherin
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41157
E-Mail: margarete.lehne@kit.edu
Datenschutz
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