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Portrait Monika Landgraf
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Monika Landgraf

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Ausgabe 01/2019

Ausgabe 01/2019
Datum: 30.01.2019
KIT-Kompakt 01/19 - Materialdesign, Waldbrände, Photorezeptoren, Künstliche Intelligenz, Kernspinresonanz, Quantencomputer, Vulkanausbrüche
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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 01/2019)

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
Ihr Presseservice des KIT
 
 
Materialdesign: Unorthodoxe Linsen aus dem Rechner

Klimawandel: Waldbrände befeuern die Erderwärmung

Botanik: Wie Licht Leben steuert

Kernspinresonanz: Teflon schützt das Signal kleiner Proben

Künstliche Intelligenz: Schwerpunktthema des Forschungsmagazins lookKIT

Quantencomputer: Qubits auf Defekte untersuchen

Geowissenschaften: Einfluss von Vulkanausbrüchen aufs Klima erforschen
Experte des Monats
Markus Neppl: Stadtquartiersplanung

Gründer des Monats
Axonic: Softwarewerkzeuge

Tipps und Termine
Autonomes Fahren, Dieselskandal, Antriebe, Künstliche Intelligenz , digitale Welt, Klimawandel
 
 
 
Materialdesign: Unorthodoxe Linsen aus dem Rechner
Strukturen von 40 Mikrometern Länge mit Detailgrößen von einem Mikrometer Größe aus Siliziumnitrid können Licht effektiv fokussieren. (Bild: KIT/ETH)
Die Fokussierung von Licht ist eine der Grundaufgaben optischer Systeme. Je besser dies funktioniert, umso genauer ist beispielsweise die Informationsübertragung in IT-Systemen. Durch die Strukturierung der Grenzfläche lässt sich die Fokussierung bislang im geringen Umfang einstellen. Ein internationales Forscherteam hat nun mit numerischen Methoden systematisch passende Strukturen gesucht und berichtet über seine Ergebnisse im Fachmagazin Light: Science & Applications.

„Die Arbeit ist ein sichtbarer Beitrag zum informationsbasierten Materialdesign“, so der Leiter der Studie, Carsten Rockstuhl vom KIT. Wissenschaftler des Instituts für Theoretische Festkörperphysik und des Instituts für Nanotechnologie des KIT sowie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne haben Strukturen gesucht, die sich weitaus besser zur Fokussierung von Oberflächenwellen – etwa Licht an der Grenzfläche zweier Medien – verwenden lassen. Die Funktionalität der Strukturen wurde auch experimentell nachgewiesen. Neben der unmittelbaren Demonstration, was numerische Verfahren leisten können, sind es vor allem diverse Anwendungen, die jetzt möglich sind. Effiziente Informationsübertragung in photonischen Schaltkreisen, integrierte Sensoren oder Labor-auf-dem-Chip-Anwendungen rücken durch die hocheffiziente Kontrolle der Ausbreitung von Oberflächenwellen in greifbare Nähe. (sfo)

Bildunterschrift: Strukturen von 40 Mikrometern Länge mit Detailgrößen von einem Mikrometer Größe aus Siliziumnitrid können Licht effektiv fokussieren. (Bild: KIT/ETH)

Mehr Information:
nature.com/articles/s41377-018-0106-x


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Klimawandel: Waldbrände befeuern die Erderwärmung

Brände können nicht nur riesige Waldflächen zerstören, sondern auch die Luftqualität beeinträchtigen. Mit der vom KIT koordinierten Forschungsinfrastruktur IAGOS-CARIBIC haben internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gezeigt, dass die Auswirkungen nordamerikanischer Waldbrände auf die Atmosphäre stärker sind als bisher angenommen. Die Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

IAGOS-CARIBIC setzt ein chemisches Labor ein, das sich mit 19 Instrumenten von Instituten aus Europa und den USA an Bord eines Passagierflugzeugs befindet. Mit einem Laserspektrometer sammelten die Forschenden in einer Höhe von zehn bis zwölf Kilometern Daten über Verteilung und Zusammensetzung von Rußpartikeln. „Wir haben herausgefunden, dass große Mengen Ruß aus Waldbränden bis in die untere Stratosphäre in über zwölf Kilometern Höhe gelangen. Außerdem waren die Rußpartikel mit einer dicken Schicht aus hauptsächlich organischen Substanzen überzogen, wodurch sie zusätzlich Sonnenlicht absorbierten“, sagt Andreas Zahn vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT. „Durch die hohen Konzentrationen und die dicke Beschichtung der schwarzen Kohlenstoffpartikel, kann sich die unterste Stratosphäre lokal stark erwärmen, was wiederum das regionale Klima beeinflusst.“ Um die Auswirkungen auf den Klimawandel zu erforschen, seien weitere langfristige und umfangreiche Messungen erforderlich. IAGOS-CARIBIC soll deshalb noch mindestens 15 bis 20 Jahre betrieben werden. (swi)

Mehr Information:
pnas.org/content/115/50/E11595

caribic-atmospheric.com


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Botanik: Wie Licht Leben steuert

Licht löst in Pflanzen viele Entwicklungsvorgänge aus. Es sorgt zum Beispiel dafür, dass Samen keimen und Pflanzen blühen oder wachsen. Als Lichtsensoren dienen dabei Photorezeptoren, also komplexe Eiweißverbindungen, die durch Licht ihre Form ändern. Sie werden gewissermaßen an- und ausgeschaltet. Ein Wissenschaftlerteam klärt nun im Fachblatt Nature Communications einen entscheidenden Schritt in dieser Prozesskette auf.

Die wichtigsten Photorezeptoren in Pflanzen, Pilzen und Bakterien sind sogenannte Phytochrome. „Fast jeder Schritt in der Entwicklung einer Pflanze wird durch Phytochrom gesteuert“, so Tilman Lamparter vom Botanischen Institut des KIT. Wie der Umschaltvorgang genau funktioniert, ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. „Wir arbeiten mit Phytochrom aus Bakterien. Solche Phytochrome wurden erst spät entdeckt, daher sind noch nicht so viele Prozesse bekannt“, so Lamparter. In ihrer Arbeit konnten die Forschenden zum ersten Mal die dreidimensionale Form eines Phytochroms im Übergangszustand bestimmen. Normalerweise sind diese Übergangszustände schwer zu analysieren, da sie unstabil sind und sofort in die nächste Form umgewandelt werden. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelang es jedoch, mithilfe einer Mutation eine stabile Variante herzustellen und diese zu analysieren. Damit kann man den durch Licht verursachten Umschaltvorgang besser verstehen. (rli)

Mehr Information:
nature.com/articles/s41467-018-07392-7


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Kernspinresonanz: Teflon schützt das Signal kleiner Proben

Zwar gibt es bereits etablierte Methoden zur Signalverstärkung bei der Kernspinresonanzspektroskopie, etwa mittels starker Magnetfelder und niedriger Temperaturen. Diese lassen sich aber nicht für kleine Proben einsetzen, die bei vielen Anwendungen vorkommen. Außerdem sind sie durch Signalverluste limitiert, die während des Transfers der Probe vom Polarisator zum Spektrometer entstehen. Eine neu eingerichtete Forschungsgruppe am KIT hofft, diese Schwachpunkte zu beheben, indem die polarisierten Proben in Teflonkapseln vom Polarisator in das Spektrometer geschossen werden.

Der Physiker Benno Meier baut die Forschergruppe, die von der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert wird, nun am Institut für Biologische Grenzflächen des KIT auf. Jedes Jahr wählt die Helmholtz-Gemeinschaft in ihrem Nachwuchsgruppen-Programm exzellente Postdoktorandinnen und Postdoktoranden aus, deren Forschung für sechs Jahre mit bis zu 1,8 Millionen Euro gefördert wird. In diesem Jahr konnte sich Meier in dem kompetitiven Verfahren durchsetzen. Bislang war er an der University of Southampton in Großbritannien tätig. (mhe)

Mehr Information:
hyperspin.ltd

helmholtz.de/aktuell/presseinformationen


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Künstliche Intelligenz: Schwerpunktthema des Forschungsmagazins lookKIT

Sie ist als Begriff allgegenwärtig, wird unseren Alltag, unser Leben, unsere Arbeit und die Gesellschaft verändern: die Künstliche Intelligenz (KI). Doch wie soll KI zukünftig genutzt werden, damit sie den Menschen hilft und einen Mehrwert für Wissenschaft und Wirtschaft erbringt? Aus verschiedensten Perspektiven beleuchten Forscherinnen und Forscher des KIT in der aktuellen Ausgabe des Magazins lookKIT diese Frage und berichten über große Chancen sowie unbekannte Risiken, die KI mit sich bringt. Darüber hinaus berichtet der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka, im Interview über seine Arbeit im Lenkungskreis der Plattform Lernende Systeme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Weitere Artikel widmen sich der Robotik, dem Autonomen Fahren und erfolgreichen KI-Ausgründungen des KIT. (kes)

Mehr Information:
sek.kit.edu/kit_magazin.php


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Quantencomputer: Qubits auf Defekte untersuchen

Um einen Quantencomputer mit deutlich höheren Rechengeschwindigkeiten als herkömmliche Computer zu bauen, benötigt man zuverlässige Quantenbits oder Qubits als Informationsspeicher. Der Zustand eines Qubits ist allerdings sehr empfindlich und kann leicht durch Wechselwirkungen mit seiner Umgebung gestört werden – die gespeicherte Information geht verloren. Die Gründe des Informationsverlusts, meist ein Defekt des Materials, untersucht eine Arbeitsgruppe am KIT im Forschungsprojekt „Resolving the Location of Parasitic Defects in Superconducting Xmon Qubits“.

Wenn diese Defekte behoben würden, stünde der Realisierung eines funktionierenden Quantencomputers nichts mehr im Wege. Das Team um Alexey Ustinov und Georg Weiß vom Physikalischen Institut des KIT spürt die Defekte in sogenannten Xmon-Qubits auf, indem es diese bei Betriebstemperatur mit einem konstanten elektrischen Feld elastisch verbiegt. Mit dieser Defektspektroskopie kann die mechanische Spannung der Probe kontrolliert werden, die direkten Einfluss auf die Eigenschaften der Defekte hat. Bis jetzt sind zwei Arten von Defekten identifiziert worden. Zum einen resultieren sie aus Verunreinigungen im Material, aus dem das Qubit gefertigt wird, und zum anderen aus Oberflächenverunreinigungen der Probe. Im Rahmen eines Faculty Awards arbeitet das Team mit der Forschungsabteilung des Unternehmens Google zusammen an der Lokalisierung solcher Defekte. Momentan werden neue Experimente am KIT vorbereitet, um die neuesten Prototypen der von Google hergestellten Qubits zu untersuchen. (sfo)

Mehr Information:
smm.misis.ru/en/2018/03/22/google-research-award-2017


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Geowissenschaften: Einfluss von Vulkanausbrüchen aufs Klima erforschen

Lava, die aus der Erde schießt, Gesteinsreste und Aschewolken, die in die Luft geschleudert werden – Vulkanausbrüche bieten einen spektakulären Anblick. Die Gase und Partikel, die dabei in die Atmosphäre gelangen, sind jedoch eine der wichtigsten natürlichen Ursachen für Veränderungen im Klimasystem. Obwohl sich die Atmosphärenforschung seit mehr als drei Jahrzehnten mit den Einflüssen von Vulkanausbrüchen befasst, sind viele fundamentale Prozesse noch unerforscht.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert nun die Gruppe „Volimpact“, in der auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT mitarbeiten: Um die Reaktion des Klimasystems auf Vulkaneruptionen besser zu verstehen, will das Team satellitengestützte Messungen in der Atmosphäre durchführen und die physikalischen und chemischen Prozesse modellieren. Hierfür arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT mit Kolleginnen und Kollegen der Universitäten Bremen, Greifswald, Hamburg und Leipzig sowie dem Max-Planck-Institut für Meteorologie und dem GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung zusammen. In fünf wissenschaftlichen Teilprojekten untersuchen sie die Entwicklung von Vulkanwolken, den Strahlungsantrieb durch vulkanische Aerosole, die Aerosol-Wolken-Wechselwirkung sowie die Effekte vulkanischer Aerosole auf die Atmosphäre. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt zunächst mit 2,3 Millionen Euro über drei Jahre. (swe)

Mehr Information:
uni-greifswald.de/forschung/nachrichten-aus-der-forschung


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Experte des Monats
Stadtquartiersplanung: „Die Geschichte zeigt, je bunter und vielfältiger eine Stadt ist, umso mehr entsteht Urbanität wie sie heute als lebenswerte Umgebung empfunden wird“, stellt Markus Neppl Leiter des Fachgebiets Stadtquartiersplanung am KIT, fest. An die Stelle der von sozialen Kontrasten geprägten Stadt treten Quartiere mit einer gemischten Vielfalt aus Wohnen, Arbeiten und Gewerbe sowie der Nachbarschaft unterschiedlicher Bevölkerungsgruppen. „Die Entwicklung der nächsten Jahrzehnte sind nicht vorauszusehen. Energieversorgung, Mobilität und Lebensmodelle ändern sich nachhaltig. Stadtplanung muss daher weg von starren Regelwerken und hin zu flexiblen und sich aktualisierenden Plänen.“ (kes) Mehr Information: sek.kit.edu/kit_experten_neppl.php


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Gründer des Monats
Softwarewerkzeuge: „Bei uns bildet der Plattformgedanke die Basis", sagt Martin Welker, Alumnus des KIT. Er ist Gründer der Firma Axonic, die seit zehn Jahren international Software entwickelt. Aktuellstes Produkt ist „Zenkit", eine Datenbank für jedermann, die gerne als Projektmanagementtool oder als Aufgabenliste genutzt wird. „Auf dieser Basis bauen wir ein ganzes Ökosystem von Diensten und Funktionalitäten auf, das synergetisch bei allem unterstützt, was in einem Unternehmen anfällt", so Welker. „Wir helfen Daten zu vernetzen, Prozesse abzubilden und Kommunikation übersichtlich zu kanalisieren.“  (kes) Mehr Information: irm.kit.edu/1263.php


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Tipps und Termine
Montag, 4. Februar 2019, Karlsruhe
Seminar „Technologische Beiträge zum Autonomen Fahren“
In einer Seminarreihe am KIT stellen Forscherinnen und Forscher aktuelle Themen einer breiten Öffentlichkeit vor. Am 4. Februar tragen Mario Pauli (KIT, „Modellierung des 77 GHz Radar-Funkkanals für Umfeldwahrnehmung beim automatisierten Fahren“) und Julius Kümmerle (KIT, „Karten und Selbstlokalisierung für autonome Fahrzeuge“)  vor.
Ort: Campus Süd des KIT, Gebäude 50.31, Hörsaal 107, Gotthard-Franz-Str. 3, Zeit: 18 Uhr.
profilregion-ka.de

Mittwoch, 6. Februar 2019, Karlsruhe
Veranstaltung „Start your career! “
Das Steinbuch Centre for Computing (SCC) präsentiert sich potenziellen wissenschaftlichen Mitarbeitern, IT-Spezialisten und studentischen Hilfskräften. Es gibt ein Get-together, einen Science Slam sowie Führungen zum Supercomputer ForHLR und zum Datenzentrum für die internationale Hochenergiephysik GridKa. Dabei lernen interessierte Besucher verschiedenen Themen des SCC und Möglichkeiten einer Mitarbeit oder auch Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten kennen.
Um Anmeldung wird gebeten unter: indico.scc.kit.edu/event/474
Kontakt: career@scc.kit.edu

Montag, 18. Februar 2019, Karlsruhe
Seminar „Modellbasierte Untersuchung und Entwicklung von Verkehr und Autonomem Fahren“
In einer Seminarreihe am KIT stellen Forscherinnen und Forscher aktuelle Themen einer breiten Öffentlichkeit vor. Am 18. Februar tragen Anna Sophie Reiffer (KIT, „Mikroskopische Nachfragemodellierung des städtischen Wirtschaftsverkehrs“) und Barbara Deml (KIT, „Ereignisdiskrete Modellierung kooperativen Entscheidungsverhaltens in der automatischen Fahrzeugführung“) vor.
Ort: Campus Süd des KIT, Gebäude 50.31, Hörsaal 107, Gotthard-Franz-Str. 3; Zeit: 18 Uhr
profilregion-ka.de/index.php/de

Mittwoch, 20. Februar 2019, Karlsruhe
Tagung „Hybride und energieeffiziente Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen“
Unter dem Motto „Antriebe im Wandel“ werden Chancen aber auch Risiken neuer Energieträger beleuchtet. Die Vorträge behandeln hybride, energieeffiziente und alternative Antrieben in diversen mobilen Arbeitsmaschinen sowie das Schwerpunktthema der elektro-hydraulischen Linearantriebe.
fast.kit.edu/mobima/tagungen_hybridtagung2019.php

Donnerstag, 21. Februar 2019, Karlsruhe
„FZI Open House: Angewandte Künstliche Intelligenz erleben“
Was Künstliche Intelligenz für das Leben und Arbeiten in der Welt von morgen konkret bedeutet, zeigt das Forschungszentrum Informatik, der Innovationspartner des Karlsruher Instituts für Technologie, in Vorträgen und persönlichen Expertengesprächen.
fzi.de/aktuelles/fzi-open-house

Freitag, 22. Februar, bis Sonntag, 24. Februar 2019, Karlsruhe
Die Verantwortungsgesellschaft: Zwischen Herausforderung und Überforderung?
Die 23. Karlsruher Gespräche widmen sich dem Thema Verantwortung und fragen, welche gesellschaftspolitischen und rechtlichen Rahmenbedingungen eine stärkere Verantwortungsbereitschaft in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zukünftig begünstigen könnten.
zak.kit.edu/karlsruher_gespraeche.php

Dienstag, 26. Februar, und Mittwoch, 27. Februar 2019, Baden-Baden:
Internationaler Motorenkongress
Der Kongress beschäftigt sich mit dem Gesamtsystem Verbrennungsmotor in technischer Tiefe, aber auch mit der Elektrifizierung des Antriebs. Thomas Koch vom KIT stellt am Mittwoch aktuelle Forschung zur Wirkungsgradsteigerung und Kohlendioxidlimitierung für Nutzfahrzeuge vor.
atzlive.de/veranstaltungen/internationaler-motorenkongress

Montag, 25. Februar, und Freitag, 17. Mai 2019, Karlsruhe
Open House Days der HECTOR School
Sechs englischsprachige, berufsbegleitende Masterstudiengänge werden von der HECTOR School des KIT angeboten. Über diese vermitteln Dozenten im Rahmen der Open House Days umfassende Einblicke. Am 25. Februar spricht Prof. Stefan Nickel (Production & Operations Management), am 17. Mai Prof. Alexander Mädche (Information Systems Engineering and Management).
hectorschool.kit.edu/open_house.php

Dienstag, 26. Februar 2019, Karlsruhe
Themenabend „Wie fair ist die digitale Welt?“
Am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des KIT findet im Rahmen der Veranstaltungsreihe „technik.kontrovers“ ein öffentlicher Themenabend statt, der die Fairness in einer digitalen Welt auf den Prüfstand stellt. Dabei geht es um die Risiken der Diskriminierung beim Einsatz Künstlicher Intelligenz – etwa auf dem Arbeitsmarkt, bei der Kreditvergabe oder bei Krankenversicherungen.
www.itas.kit.edu/index.php

SAVE-THE-DATE: Dienstag, 24. September, und Mittwoch, 25. September 2019, Karlsruhe
Kongress zu Klimawandel, Kommunikation und Gesellschaft
Der Klimawandel ist eine der größten Bedrohungen für die Menschheit – aber die scheint sich oftmals nur am Rande dafür zu interessieren. Wie die Erderwärmung und deren Begrenzung stärker in den Fokus der Öffentlichkeit rücken und neue Wege der Klimakommunikation aussehen könnten – darum geht es auf dem zweitägigen Kongress, der vom KIT unterstützt wird.
k3-klimakongress.org
 

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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 25 100 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

Margarete Lehné
Stellvertretende Pressesprecherin

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-21157
E-Mail: margarete.lehne@kit.edu

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