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Ausgabe 09/2018

Ausgabe 09/2018
Datum: 26.09.2018
KIT-Kompakt 09/18 - Metallschäume, Landwirtschaft, Lichtwellenleiter, Datenwissenschaft, Biomasse
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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 09/2018)

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
 
 
Photonik: Winzigste Lichtwellenleiter aus dem 3-D-Drucker

Materialforschung: Metallschäume für hocheffiziente Wärmetauscher

Datenwissenschaft: Mehr Ordnung in den Forschungsdaten

Robuste Bakterien: Schadstoffresistenz erleichtert Rohgasverarbeitung

Landwirtschaft: Ökologischer Landbau hilft bei der Schädlingsbekämpfung
Experte des Monats
Manfred Wilhelm: Polymere

Gründer des Monats
Vectoflow: Druckmesssonden

KIT.audio | Der Forschungspodcast
Gründen lernen – Junggründer und alte Hasen werfen einen Blick auf das Gründen

Tipps und Termine
Batterien, Gründungskultur, Additive Fertigung, Ressourceneffizienz, Bioökonomie, Climathon
 
 
 
Photonik: Winzigste Lichtwellenleiter aus dem 3-D-Drucker
Entwurf eines photonischen Multi-Chip-Systems mit einem photonischen Wirebond. (Abbildungen: IPQ/IMT/KIT)
Informations- und Kommunikationstechnik, Messtechnik und Sensorik können wesentlich von der Silizium-Photonik profitieren: Die Integration optischer und elektronischer Schaltkreise auf einem gemeinsamen Silizium-Chip ermöglicht nicht nur eine schnelle und energieeffiziente Datenübertragung, sondern bildet auch die Grundlage kompakter und robuster Messsysteme für die industrielle Sensorik oder die Lebenswissenschaften und ist überdies bestens für die kostengünstige Massenfertigung auf großen Silizium-Scheiben geeignet. Allerdings war es bisher ein Problem, diese Schaltkreise mit effizienten Lichtquellen zu versehen, da sich Silizium aufgrund seiner Kristallstruktur praktisch nicht zur Lichtemission eignet.

Forschern am KIT ist es nun gelungen, konventionelle Laser auf Indiumphosphid-(InP-)Chips mit Silizium-Photonik-Schaltungen zu verbinden. Wie die Wissenschaftler um Christian Koos in der Zeitschrift Optica berichten, nutzten sie dazu das in Karlsruhe erfundene Konzept des photonischen Wirebondens (photonic wire bonding), das auf die Zweiphotonenlithographie als Methode zum Drucken dreidimensionaler (3-D) Nanostrukturen zurückgreift. Bei diesem Verfahren wird flüssiger Fotolack durch einen fokussierten Laserstrahl mit großer Präzision punktgenau ausgehärtet. So fertigten die Wissenschaftler winzige 3-D Lichtwellenleiter, mit denen sie die bis jetzt effizienteste Verbindung zwischen einem InP-Laser und einem Silizium-Photonik-Chip erreichten. Damit haben die Forscher gezeigt, dass photonisches Wirebonden, das sich auch für viele andere Chip-Chip-Übergänge und die Faser-Chip-Kopplung eignet, ein enormes Potenzial für die Integration komplexer photonischer Systeme mit vielen verschiedenen Bauteilen und unterschiedlichen Funktionen besitzt. Die Technologie wird derzeit vom KIT Start-up Vanguard Photonics in die industrielle Anwendung gebracht. (or)

Mehr Information:
doi.org/10.1364/OPTICA.5.000876

Bildunterschrift: Entwurf eines photonischen Multi-Chip-Systems mit einem photonischen Wirebond. (Abbildungen: IPQ/IMT/KIT)


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Materialforschung: Metallschäume für hocheffiziente Wärmetauscher

Metallschäume erinnern an Badeschaum – aber ohne Wände zwischen den einzelnen Bläschen. Nur wo drei oder mehr Bläschen zusammentreffen, ist noch Material. Diese Stege bilden ein unregelmäßiges, festes Netz, das viele Eigenschaften des Metalls besitzt, aus dem es hergestellt wurde: Wärmeleitfähigkeit, Stabilität, elektrische Leitfähigkeit. Allerdings ist ein Schaum viel leichter, hat einen geringen Materialbedarf und besitzt im Verhältnis zum Volumen eine große Oberfläche. Diese günstigen Eigenschaften machen Metallschäume für hocheffiziente Energietechnologien sehr interessant, wie ein Team des KIT nun in der Fachzeitschrift Heat and Mass Transfer Research Journal (HMTRJ) berichtet.

So könnten Metallschäume verwendet werden, um effizient Wärme aus Sonneneinstrahlung zu gewinnen. Zwar gebe es schon heute solche Systeme, doch diese seien vergleichsweise ineffizient, weil Luft ein schlechter Wärmeleiter sei: „Sie können Ihre Hand zehn Zentimeter über ein 200 Grad heißes Kochfeld halten, ohne dass es unangenehm ist“, sagt Anastasia August vom Institut für Angewandte Materialien des KIT. „Durchdringt man aber die Luftsäule über dem Herd mit Stegen eines offenporigen Aluminiumschaums, dann lieber die Finger wegnehmen!“ Die Wärme verbreitet sich dann nämlich schlagartig in dem hervorragend leitenden Labyrinth der Schaumstege. Ersetze man die Kochplatte nun durch ein großflächiges Feld aus einem Material, das sich durch Sonneneinstrahlung gut erhitzen lässt, so könne man das System Metallschaum-Luft zur Wärmegewinnung für Gebäude nutzen. (mhe)

Die Originalveröffentlichung:
cansrg.com/journals/hmtrj/2018/August%20et%20al/index.html

Anastasia August im Podcast Modellansatz:
math.kit.edu/ianm4/seite/ma-metallschaum/de

Anastasia August erklärt Metallschäume im Kurzvortrag bei FameLab:
youtube.com/watch?v=tChhj28wF2M
youtube.com/watch?v=ucsJezT_yig


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Datenwissenschaft: Mehr Ordnung in den Forschungsdaten

Ob aus der Atmosphäre, vom Ozean oder von Landoberflächen – jeden Tag erheben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unzählige Daten über den Zustand unseres Planeten. Die disziplinübergreifende Verarbeitung und Analyse der großen und heterogenen Datenmengen stößt jedoch an ihre Grenzen. Denn häufig sind dafür Kenntnisse aus fremden Wissenschaftsbereichen notwendig. In dem Projekt „Digital Earth“ wollen das KIT und sieben weitere Helmholtz-Zentren – mit fünf Millionen Euro gefördert von der Helmholtz-Gemeinschaft – Methoden entwickeln, um diese Daten zusammenzuführen und effizienter interdisziplinär zu nutzen.

Bei „Digital Earth“ wollen Expertinnen und Experten aus den Natur- und Datenwissenschaften gemeinsam digitale Arbeitsabläufe verfeinern und neu entwickeln. „Das KIT sammelt für das Projekt Daten über den atmosphärenchemischen Einfluss des Spurengases Methan und über die Prozesse zur Bildung und Entwicklung von Niederschlags- und Hochwasserextremen. Die erhobenen Datensätze fließen dann in die Datenanalyse anderer Zentren mit ein und helfen dabei, die digitalen Arbeitsabläufe zu optimieren, um dadurch letztlich zu einem verbesserten Verständnis des Erdsystems zu gelangen“, sagt Roland Ruhnke vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT. Durch das Projekt soll es möglich sein, schnell wachsende, multi-parametrische Datensätze zu verarbeiten, diese visuell zu untersuchen oder mittels moderner Methoden der Datenwissenschaften zu erkunden. Zukünftig soll es so einfacher sein, Daten verschiedener Disziplinen zu integrieren und zu interpretieren. (swi)

Mehr Information:
geomar.de/news/article/datenflut-ueber-unsere-erde


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Robuste Bakterien: Schadstoffresistenz erleichtert Rohgasverarbeitung

Mit einem Anteil von über 50 Prozent ist Biomasse in Deutschland der wichtigste erneuerbare Energieträger gerade für die Sektoren Wärme und Mobilität. Aber biologische Abfallstoffe dienen auch vermehrt als Ausgangsmaterial für Synthesegas, einem wichtigen Zwischenprodukt für wertvolle chemische Produkte. In der Regel muss das Rohsynthesegas vor der Weiterverarbeitung von störenden Bestandteilen gereinigt werden; und das kostet viel Energie. Für die biologische Umsetzung mit bestimmten Bakterien gilt dies nicht immer, wie Wissenschaftler des KIT beweisen konnten. Das Bakterium Clostridium Ijungdahlii setzte Rohgas zu Alkohol und Essigsäure um, ohne von dem giftigen Bestandteil Cyanid sonderlich gestört zu werden. Die Ergebnisse, die belegen, dass Fermentationen prinzipiell mit Rohgas durchgeführt werden können, sind nun in der Zeitschrift Frontiers in Microbiology erschienen.

„Chemische Katalysatoren sind sehr empfindlich gegenüber allen möglichen Schadstoffen. Wir setzen dagegen auf biologische Verfahren und verwenden Bakterien, die gegen die meisten Schadstoffe in der Regel unempfindlich sind“, so Anke Neumann vom Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik des KIT. „Für uns war es eine superspannende Frage, ob unsere Bakterien aber auch Cyanid verkraften. Das wäre nämlich ein Beleg, dass wir die Verarbeitung von Synthesegas auch ökonomisch hinbekommen.“ Die Gründe für die Unempfindlichkeit sind derzeit noch unklar. Ob sie auf bestimmte Gene zurückzuführen sind, die das Cyanid abbauen oder sich die Zellmembran gegen das Zellgift abschotten, wird zurzeit von der Arbeitsgruppe untersucht. (rli)
 
Mehr Information:
frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2018.01213/full
 

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Landwirtschaft: Ökologischer Landbau hilft bei der Schädlingsbekämpfung

Beim ökologischen Landbau wird auf synthetische Schädlingsbekämpfung und Düngemittel verzichtet, um Ressourcen zu schonen, Biodiversität zu fördern und schädliche Rückstände in der menschlichen Nahrung zu vermeiden. Die Auswirkungen der ökologischen Methode auf Schädlingsbefall waren bislang nur unzureichend wissenschaftlich untersucht. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des KIT konnte nun in einer umfassenden Metastudie nachweisen, dass Ökobauern in Sachen Schädlingsbefall nicht schlechter dastehen, als ihre Kollegen aus der konventionellen Landwirtschaft.

Die in der Fachzeitschrift Nature Sustainability veröffentlichte Studie basiert auf 162 verschiedenen Feldforschungen aus Europa, Nord- und Südamerika sowie Afrika und Asien. Die Metastudie stellt eine systematische Zusammenfassung aller in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlichten Feldstudien dar, die biologische mit konventionellen Methoden der Schädlingsbekämpfung vergleichen. „Wir konnten erstmals den aktuellen Kenntnisstand zu dem Thema der Schädlingsbekämpfung in der biologischen Landwirtschaft zusammenfassen. Dabei wurde deutlich, dass ökologischer Landbau den Einsatz synthetischer Pestizide zur Bekämpfung von tierischen Schädlingen und Krankheitserregern reduzieren kann, ohne dabei den Schädlingsbefall der Nutzpflanzen zu erhöhen“, sagt Verena Seufert vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT. Zwar gebe es auf ökologisch bewirtschafteten Flächen in der Regel einen viel höheren Grad an Unkrautbefall. Trotz des Einsatzes von Agrargiften würden konventionell bewirtschaftete Flächen aber einen ähnlichen Grad an Befall durch Insektenschädlinge und Fadenwürmer aufweisen und wären sogar noch stärker von Krankheitserregern, etwa Pilzen und Viren, betroffen. (mhe)

Mehr Information:
nature.com/articles/s41893-018-0102-4


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Experte des Monats
Polymere: „Der Erfolg der Kunststoffe im Verdrängungswettbewerb der Materialien beruht auf ihrer sehr guten Formbarkeit, auf ihrer Leichtigkeit und Festigkeit“, sagt Manfred Wilhelm vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie des KIT. Da sie je nach Anordnung ihrer Molekülgruppen und der Art der Verknüpfung und Vernetzung verschiedene Eigenschaften aufweisen, sind synthetische Polymere vielfältig einsetzbar. Wilhelms Forschungsgebiete sind die Rheologie und kombinierte Analysemethoden. Daneben entwickelt er auch Ideen für neuartige Anwendungen wie etwa Meerwasserentsalzung, Osmosemotoren und Entropieräder. (kes) Mehr Information: sek.kit.edu/kit_experten_wilhelm.php


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Gründer des Monats
Druckmesssonden: „Wir können sagen, wie der Wind weht“, erklärt Florian Wehner, Alumni des KIT und Mitgründer der Firma Vectoflow. Druckmesssonden, die Richtung und Geschwindigkeit einer Strömung genau bestimmen können, werden überall eingesetzt, wo sich Luft bewegt: In großen Turbomaschinen, Flugzeugtriebwerken, an Flugzeugen, in Windkanälen und auch im Motorsport. So beliefert Vectoflow auch die Formel 1. Dank 3-D-Druck sind die Sonden einfach an die Kundenwünsche anpassbar. (kes) Mehr Information: clickit-magazin.de/gruenden-einfach-machen


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KIT.audio | Der Forschungspodcast
Gründen lernen: Auch an Hochschulen und Forschungseinrichtungen ist das Gründen seit Jahren in den Fokus gerückt. Vorzugsweise junge, technikaffine und gut ausgebildete Menschen stellen sich der unternehmerischen Herausforderung und entwickeln ihre Ideen bis zur Marktreife – wie es die Benz‘, Boschs und Siemens‘ einst vorgemacht haben. Doch wie werden aus Studierenden Gründer? Wie aus Professoren Firmenpioniere? Die aktuelle Ausgabe des Podcast KIT.audio unter sek.kit.edu/kitaudio.php fragt Junggründer und alte Hasen. (kes)

KIT.audio ist der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für Technologie. Es erkundet ein aktuelles Forschungsthema. Die eingefangenen O-Töne, Geräuschkulissen und Sounds verweben in der Art eines Features zu intensiven Hörstücken von etwa 30 Minuten Dauer.

Mehr vom Podcast KIT.audio auf kit.edu/audio oder bei iTunes.

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 dreiminütigen Radioformat erscheinen wöchentlich online unter soundcloud.com/karlsruherinstitutfuertechnologie


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Tipps und Termine
Donnerstag, 27. und Freitag 28. September 2018, Ulm
Symposium „Magnesium Batterien“
Batterien aus dem Element Lithium bilden heute den Standard. Doch die nächste Batterietechnologie-Generation könnte auf dem Element Magnesium basieren. Im Labor zeigt es höhere Speicherdichten, es kommt häufig in der Natur vor und ist ungiftig. mg-batt.de/MgBatt2

Dienstag, 2. Oktober 2018, Karlsruhe, Campus Süd des KIT
„Von Löwen, Einhörnern und Freigeistern“ - Ein Abend mit Frank Thelen
Der als „Höhle der Löwen“-Jurymitglied bekannte Unternehmer und Investor Frank Thelen bietet in einem Vortrag Einblick in seinen Werdegang und in die deutsche Gründungskultur. Die Veranstaltung ist eine Kooperation zwischen KIT und Gründerallianz Karlsruhe, vertreten durch das CyberForum. aserv.kit.edu/FrankThelen.php
 
Mittwoch, 3. Oktober 2018, Karlsruhe
Festival „Künstliche und Künstlerische Intelligenz“
Mensch-Maschine-Schnittstelle, Digitale Zwillinge und human enhancement sind die Themen zu denen die Experten des KIT Barbara Deml, Jivka Ovtcharova und Christopher Coenen auf dem Symposium des BEYOND Festivals vortragen. Der Gründer und KIT-Alumni Sergey Biniaminov spricht über die automatische Analyse von Gewebeschnitten in der Medizin. beyond-festival.com/de/symposium/speaker
 
Mittwoch, 3. Oktober 2018, Karlsruhe
Maus-Fan-Türöffner-Tag am KIT
Schnell wie das Licht – Rasenden Teilchen auf der Spur! Kinder ab 5 Jahren können am KIT erfahren was Telefon, Staubsauger und Mikrowelle miteinander zu tun haben. wdrmaus.de/tuer_oeffner_tag/2018/index.php5?detail=695946

Montag, 8. Oktober, Karlsruhe
10 Jahre Young Investigator Network (YIN)
Der Festvortrag sowie die Podiumsdiskussion haben das Thema „Karriere in der Wissenschaft – Forschung fördern“. Auf dem Podium dabei sind: Marlis Hochbruck (Vizepräsidentin der Deutschen Forschungsgemeinschaft), Korinna Strobel (Bereichsleiterin Strategie/ Impuls- & Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft), Doris Wedlich (KIT und bis Januar 2018 Mitglied des Wissenschaftsrats), Oliver Kraft (Vizepräsident für Forschung des KIT), Felix Krahmer (Vorstand der Deutschen Gesellschaft Juniorprofessur e. V.). yin.kit.edu/2317.php

Donnerstag, 11. Oktober 2018, Karlsruhe
Herbsttagung „Additive Manufacturing – Vom Fertigungsverfahren zum Produktionssystem“
Funktionsintegration, Individualisierung und Leichtbau sind einige Schlagwörter, mit denen die Additive Fertigung in Verbindung gebracht wird. Die Herbsttagung am wbk Institut für Produktionstechnik des KIT beleuchtet Entwicklungen sowie Anforderungen der Anlagen, die Qualitätssicherung von Bauteilen und die Prozesskettenintegration. wbk.kit.edu/herbsttagung.php

Mittwoch, 17. Oktober 2018, Karlsruhe
Kongress „Ressourceneffizienz KongressBW Kreislaufwirtschaft“
 Über „Daten, Digitalisierung und Innovation: ein Erfahrungsbericht aus Silicon Valley“ spricht Torsten Kröger, Leiter am Institut für Anthropomatik und Robotik des Karlsruher Instituts für Technologie, im Plenum 3 der Veranstaltung. Ort: Messe Karlsruhe, Zeit: 14.30 Uhr, ressourceneffizienzkongress.de/programmueberblick-2018

Montag, 22. Oktober 2018, Campus Nord des KIT
Kolloquium Sustainable BioEconomy
Die Nutzbarmachung von Ressourcen aus dem Kohlenstoffkreislauf der Natur zur Gewinnung von Energie, Nahrungsmitteln oder Rohstoffen steht unter dem Begriff „Sustainable BioEconomy“. Künstliche Photosynthese, Synthesegasnutzung und Fermentation sind Themen des Kolloquiums. AP: Bettina Bost, 0721 608 -28500, bettina.bost@kit.edu
 
Freitag, 26. Oktober 2018, Karlsruhe
Climathon
Climathon ist ein globaler, 24-stündiger Ideenwettbewerb rund um die Themen Klimaschutz und Klimawandel, der von Climate-KIC organisiert wird. Unter den lokalen Kooperationspartnern ist auch das KIT. karlsruhe.de/b3/natur_und_umwelt/klimaschutz/klimakonzept/climathon.de


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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 etwa 25 000 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.


 
 
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Monika Landgraf
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Tel.: +49 721 608-21165
E-Mail: schinarakis@kit.edu

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