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NIM nanosystems initiative munich

Wie genau ist mein Nanolineal?

Schema eines Nanometerlineals, das auf einem DNA-Origami Rechteck (grau) basiert. In die DNA Nanostruktur eingebrachte Farbstoffe bilden die Markierungen (rot). Die hellen Doppelpunkte auf schwarzem Hintergrund zeigen die mit Super- auflösungsmikroskopie aufgelösten Strukturen. Bild: M. Raab.

Die Entwicklung und Evaluierung von DNA-Origami-basierten Nanolinealen ermöglicht immer genauere Messungen im Nanokosmos. Der NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Philip Tinnefeld und sein Team untersuchen solche selbst-assemblierten Nanostrukturen.

Aus dem Gleichgewicht

Stilisierte Darstellung von Min Protein Mustern beim Übergang in das chaotische Regime. Rote Punkte stellen instabile lokale Gleichgewichte dar. Bild: F. Brauns (LMU)

Die Ausbildung räumlicher und zeitlicher Strukturen ist für viele biologische Prozesse entscheidend. NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Erwin Frey und ein Doktorand haben eine neue Theorie entwickelt, wie sich solche Muster in komplexen natürlichen Systemen erklären lassen.

Entwirren statt schlängeln

NIM-Physiker um Prof. Dr. Erwin Frey widerlegen eine gängige Theorie zur Dynamik von Polymerschmelzen und zeigen: Für Biopolymere machen kollektive Effekte den Weg frei.

Licht-gelenkte spinpolarisierte Ströme in Topologischen Isolatoren

Helizität-abhängige Beeinflussung der Randströme. Bild: A. Holleitner

Fließt ein elektrischer Strom in topologischen Isolatoren, so bildet sich eine Spinpolarisierung der Elektronen aus. NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Alexander Holleitner und seine Kooperationspartner konnten diesen Effekt erstmals optisch bei Raumtemperatur messen. Mit einem zirkular polarisierten Lichtstrahl können sie die an den Ränder der Proben enstehende Spinpolarisation auslesen.

Akkordarbeit am Nano-Fließband

Elektrische Felder steuern den rotierenden Nano-Kran – 100.000 mal schneller als bisherige Methoden. Bild: E. Kopperger

Nano-Roboter werden nun schnell genug für die Fließbandarbeit in molekularen Fabriken. Ein Team um die NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Friedrich Simmel und Prof. Don C. Lamb hat eine neue, elektrische Antriebstechnik für Nano-Roboter entwickelt. Mit dieser lassen sich molekulare Maschinen hunderttausendmal schneller bewegen als mit den bisher genutzten biochemischen Prozessen.

Vorfahren des Lebendigen

Auf geothermalen Feldern wie im hier Yellowstone-Nationalpark könnten auf der Ur-Erde erste RNA-Moleküle, die Vorboten des Lebens, entstanden sein. Bild: fotolia/Allen

Vor dem Leben kam die RNA: Der NIM-Chemiker Prof. Dr. Thomas Carell und sein Team haben die ursprüngliche Entstehung dieser Erbgut-Bausteine aus simplen Molekülen simuliert; allein der Wechsel von Feuchtigkeit und Trockenheit auf der Ur-Erde könnte diesen Prozess angetrieben haben.

Die neue Generation ultradünner Feuchtigkeitssensoren

Synthese photonischer Kristalle. Bild: K. Szendrei-Temesi

Neue photonische Kristalle, die nur aus wenigen 2D-Nanofolien und Nanopartikeln oder zwei alternierenden Nanofolien-Materialien bestehen, stellen eine neue Generation ultradünner Feuchtigkeitssensoren dar. Die Gruppe um NIM-Chemikerin Prof. Dr. Bettina Lotsch hat ein funktionales kolorimetrisches Sensormaterial mit erhöhter Sensitivität und optischen Qualtität bei reduzierten Produktionskosten entwickelt.

Quanten-Hall-Physik in 4D

[Translate to deutsch:] Illustration of a hypothetical device for studying the quantum Hall effect in 4D systems. Picture: LMU/MPQ

Prof. Dr. Immanuel Bloch, NIM-Wissenschaftler an der LMU und dem Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, und seine Arbeitsgruppe werfen einen experimentellen Blick in die Physik höher-dimensionaler Quanten-Hall-Systeme.

Wie passen sich Bakterien an?

Bakterienkulturen mit wechselndem Nährstoffangebot. Bild: J. Wiedersich

Eine der grundlegenden Voraussetzungen für das Leben auf der Erde ist die Fähigkeit der Lebewesen, sich an wechselnde Umgebungsbedingungen anzupassen. Physiker haben nun herausgefunden, dass die Regelmechanismen eines Bakteriums zur Anpassung auf einem globalen Kontrollprozess basieren und sich mit einer einzigen Gleichung beschreiben lassen.

ERC Consolidator Grants (TUM)

F. Pollmann (links) und G. Koblmüller (rechts). Bild: NIM

Zwei neue Forschungsvorhaben der NIM-Wissenschaftler PD Dr. Gregor Koblmüller und Prof. Dr. Frank Pollmann an der Technischen Universität München (TUM) haben aktuell den Europäischen Forschungsrat (ERC) überzeugt und werden mit sogenannten Consolidator Grants gefördert.    

Photokatalyse ohne Edelmetalle

COF-basiertes photocatalytisches H2-bildendes System. Bild: T. Banerjee

Erstmals gibt es ein Edelmetall-freies, auf kovalenten organischen Netzwerken basiertes photokatalytisches System mit Cobaloximen statt Platin als Elektro-katalysatoren. Das System von NIM-Chemikerin Prof. Bettina Lotsch und ihrem Team kann zur Erzeugung von nachhaltigen Kraftstoffen aus Wasser dienen.

Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Künstlerische Darstellung der globalen Teleportation von Quantenbits. Bild: C Hohmann

Die weltweite Teleportation von Quanteninformation wird ermöglicht mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten. Dieser Durchbruch gelang dem NIM-Wissenschaftler Prof. Gerhard Rempe und seinem Team am Max-Planck-Institut für Quantenoptik.

DNA-Origami überwindet wichtige Grenzen

So groß wie ein Virus-Capsid: Mit Bausteinen aus DNA-Origami geformter Dodekaeder. Bild: H. Dietz

Beim DNA-Origami gelingt es nun nicht nur, die Nanometer-Grenze zu überwinden und größere Objekte zu bauen, sondern auch die Herstellungskosten durch Massenproduktion um einen Faktor 1000 zu reduzieren. Diese Innovationen von NIM-Biophysiker Prof. Hendrik Dietz eröffnen der Technologie neue Horizonte.

ERC Consolidator Grants (LMU)

A. Högele (links) und L. Pollet (rechts). Bild: NIM

Der Europäische Forschungsrat (ERC) vergibt an Prof. Alexander Högele und Prof. Lode Pollet je einen der hochdotierten ERC Consolidator Grants über einen Zeitraum von fünf Jahren für ihre Forschung. Für beide ist es nach den ERC Starting Grants bereits der zweite ERC-Grant in ihrer Karriere.    

Der Unterschied macht’s

pH-Gradient durch Wärmeenergie. Bild: C. Mast

Thermophorese zur Energieversorgung früher Zellen. Ein Team um den NIM-Wissenschaftler Dr. Christof Mast zeigt, wie Wärmeenergie einen pH-Gradienten als Energiequelle für das erste Leben erzeugt haben könnte.

17. Münchner Wissenschaftstage

Nachwuchswissenschaftler. Bild: I. Almstätter

Unter dem Thema „Zukunft gestalten mit Nano“ hatte die Nanosystems Initiative Munich (NIM) einen gemeinsamen Stand mit den Center for Nanoscience (CeNS) auf den 17. Münchner Wissenschaftstagen. Zentrales Thema war „Zukunftspläne – Forschung, Gesellschaft, Mensch“.

Ein einzelnes Atom als Radioantenne

Neuer Quantendetektor. Bild: F. Reinhard

Durch ein neues Detektor-Protokoll können mit Spin-basierten Quantensensoren von einem Team rund um den NIM-Wissenschaftler Dr. Friedemann Reinhard deutlich höhere Frequenzen als bisher gemessen werden, womöglich bis auf die Ebene einzelner Phononen und Photonen.

Viral oder bakteriell? Neuer Test bei Infektionen

Studierendenteam beim iGEM-Wettbewerb in Cambridge (USA). Bild: iGEM-Team

Zunehmende Antibiotika-Resistenzen sind ein Problem. Um unnötige Antibiotikagaben zu vermeiden, entwickelten Münchner Studierende ein Testsystem, das effizient zwischen bakteriellen und viralen Infektionen unterschieden kann. Damit erzielten sie den zweiten Platz beim internationalen iGEM-Wettbewerb.

Eine Frage der Lage

Kuvette mit blau lumineszierenden C-Dots. Bild: S. Bhattacharyya

Die lichtemittierenden und photokatalytischen Eigenschaften winziger Kohlenstoff-Nanokügelchen lassen sich durch exakte Positionierung von Stickstoffatomen präzise einstellen. Einsatzmöglichkeiten dieser C-Dots untersuchen die NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Jochen Feldmann und Dr. Alexander Urban.

Ernst Wagner wird Mitglied der European Academy of Sciences

Wagner´s Vortrag. Bild: EurASc

Mit einem Vortrag zum Thema “Chemical evolution of carriers for use in nanomedicine” gab Prof. Ernst Wagner den Mitgliedern der European Academy of Sciences einen Einblick in seine Forschung. Er ist eines der 2017 neu gewählten Mitglieder der Gesellschaft, dazu gratulieren wir herzlich!

Neue Flexibilität

Pentacen Halbleiterfilm. Bild: B. Nickel

Flexible Graphen-Halbleiterfilme für Photovoltaikanlagen und Displays – deren Weiterentwicklung wird nun von der EU mit 847.000 Euro gefördert. Der NIM-Wissenschaftler Dr. Bert Nickel arbeitet gemeinsam mit Prof. Andrey Turchanin von der Friedrich-Schiller-Universität Jena im EU-Förderprogramm FLAG-ERA.

Solare Brennstoffe

SolTech Teilnehmer. Bild: NIM

NIM-Wissenschaftler diskutieren auf der 6. SolTech Konferenz in München mit Industrie und internationalen Experten über die zukünftige Nutzung der Sonnenenergie.

Diffusion 2.0

Kanalmodell. Bild: P. Hänggi

Der Transport von Partikeln durch Ionenkanäle und Nanoporen funktioniert anders als bisher angenommen. Ein Team um den NIM-Wissenschaftler Prof. Peter Hänggi belegt diesen wissenschaftlichen Durchbruch mit Simulationen und Experimenten zur Teilchendiffusion in verschiedenen Kanalmodellen.

Und wieder schrumpft das Proton

Laserspektroskopie. Bild: MPQ

Hochpräzise Laserspektroskopie-Analyse von regulärem Wasserstoff bestätigen den unerwartet kleinen Protonenradius von myonischem Wasserstoff. Dieser Nachweis gelang NIM-Wissenschaftler Prof. Theodor Hänsch und seinen Kollegen vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in Garching.

Variable Umwelt fördert Kooperation

Bild: hiloi / fotolia.com

Ein stark schwankendes Ressourcenangebot erleichtert das Überleben von kooperativen Bakterien. Erstmals zeigte ein Team um den NIM-Wissenschaftler Prof. Dr. Erwin Frey dies durch Simulationen, die sowohl variable Umweltbedingungen, als auch demographische Fluktuationen berücksichtigen.

Förderung für innovative Krebstherapie

Gewinnerteam (H. Leonhardt: Mitte), Bild: www.bio-m.org

Der NIM-Wissenschaftler Prof. Heinrich Leonhardt hat mit Kollegen von der LMU und aus Berlin den „m4 Award“ des Freistaates Bayern gewonnen. Das Team wurde ausgezeichnet für sein Projekt „Tubulis Therapeutics“, Antikörper-Wirkstoff-Konjugate der nächsten Generation zur spezifischen Tumortherapie.

Erfolgreicher NIM NanoDay

Bereits kurz nach der Eröffnung des NanoDay am Sonntag, 10. September 2017, herrschte im Lichthof der LMU lebhaftes Treiben. NIM Wissenschaftler präsentierten ihre Forschung, im Hörsaal verfolgten die Besucher das Bühnenprogramm und erkundeten in geführten Touren "echte Nano-Labore".

ERC Starting Grant für Alexander Urban

Der NIM Wissenschaftler Alexander Urban hat vom European Research Council (ERC) einen Starting Grant verliehen bekommen. In seinem ERC-Forschungsprojekt möchte der Physiker unter anderem die Materialklasse der Halid-Perowskite für Anwendungen in LEDs oder Lasern erschließen.

Aktivierende Sprossen

Komplex aus DNA und cGAS-Dimeren. Bild: K.-P. Hopfner

In der Zelle falsch platzierte DNA löst eine Immunreaktion aus. Dafür bildet sie mit einem immunstimulierenden Enzym eine leiterähnliche Struktur, die mehrere Sprossen haben muss. Dies zeigte jetzt erstmals ein Team um den NIM-Wissenschaftler Prof. Leonhardt.

Rote, grüne, gelbe, blaue…

Foto: Foto Ruhrgebiet / fotolia.com

Welche Farbe eine LED besitzt, lässt sich unter anderem über die Größe ihrer Halbleiter-Kristalle einstellen. Wie das auf den Nanometer genau, preisgünstig und industrietauglich möglich ist, zeigen NIM-Wissenschaftler und Kollegen aus Linz jetzt anhand einer raffinierten Methode.

Controlled Release Society ehrt Ernst Wagner

Die Controlled Release Society ehrt Ernst Wagner mit seiner Aufnahme in das "CRS College of Fellows". Wagner ist Koordinator der NIM Area "Biomedical Nanotechnologies" and spezialisiert auf die Entwicklung und den Transport von Wirkstoffen auf Basis von Nukleinsäuren.

Wenn alle zuhören, aber nicht alle reden

Bakterien können auch dann gemeinsam auf die Umwelt reagieren, wenn nur ein Teil der Bakterienpopulation chemische Signalstoffe produziert. Das zeigt eine theoretische Arbeit von NIM-Biophysikern der LMU München.

Moleküle mit Zeitschalter

Materialien, die sich selbst zusammenfügen und am Ende ihrer Lebenszeit einfach wieder verschwinden, gibt es in der Natur zuhauf. NIM Wissenschaftler und Kollegen an der TU München haben jetzt solche supramolekularen Materialien entwickelt, die zu einen definierten Zeitpunkt zerfallen und so zahlreiche Anwendungen ermöglichen.

Energiesparen mit einem Tüpfelchen Silber

In Zukunft können außer Elektronen auch Lichtteilchen Computer steuern. Als Lichtleiterbahnen testen Forscher Ketten aus Goldnanopartikeln. LMU-Wissenschaftler zeigen, wie ein Tüpfelchen Silber beim Rechnen mit Licht enorm Energie sparen könnte.

Neu im Sortiment: Halbleiter als Abziehbildchen

Schluss mit fehleranfälligem Aufdampfen, Auftropfen oder Aufdrucken: NIM-Wissenschaftler haben einen organischen Halbleiter entwickelt, den sie wie ein Abziehbild als dünne Schicht vom perfekten Wachstumsuntergrund lösen und auf ihr Wunschsubstrat legen können.

Forschungsverbund "SolTech" verlängert

Der Forschungsverbund „Solar Technologies Go Hybrid“ (SolTech) wird vom Freistaat Bayern für weitere fünf Jahre mit 17 Millionen Euro gefördert. Zu den Mitgliedern gehören auch zahlreiche Gruppen der NIM-Area „Nanosysteme zur Energiekonversion“.

ERC Grant für Thomas Carell

Der NIM-Wissenschaftler Prof. Thomas Carell erhält einen ERC Advanced Grant. Er erforscht die Chemie des epigenetischen Codes, mit dem die Zellmaschinerie auf Umwelteinflüsse und Veränderungen während der Differenzierung von Zellen reagiert.

Stau in der Zelle

Foto: pixabay.com

Sich treiben lassen auf der Umleitung: Motorproteine behindern sich in Zellfortsätzen gegenseitig, deshalb kommen frei diffundierende Proteine effektiver zum Ziel, zeigt ein theoretisches Modell von LMU-Physikern.

Dem Geheimnis der Achilles-Ferse auf der Spur

Fluoreszenz-Mikroskopbild des Übergangs von Sehne (links unten) zu Knochen (rechts oben). In der Mitte sind die feinen Fasern des Collagen-Typs 2 zu sehen – Bild: Lara Kuntz, Leone Rossetti / TUM

Gehen, laufen, springen – jede Bewegung des Fußes zerrt an der Achillessehne. Die Belastung kann das Zehnfache des Körpergewichts betragen. Die Verbindung zwischen Fersenbein und Achillessehne hält diesen enormen Kräften stand. Warum, das haben Forscher der TUM inklusive NIM Mitglied Prof. Andreas Bausch herausgefunden.

Die spinnen, die Elektronen!

Heutige Computertechnologie basiert auf dem Transport elektrischer Ladung in Halbleitern. Da diese bald nicht weiter miniaturisiert werden können, ist die Technologie in naher Zukunft ausgereizt. NIM-Wissenschaftler und Kollegen zeigen nun, wie sich alternativ Informationen über den Spin von Elektronen transportieren lassen.

Montag, 12. März 2018

Two-dimensional coherent spectroscopy of a semiconductor microcavity

Prof. Dr. Alan D. Bistrow, Department of Physics & Astronomy, West Virginia University Morgantown, USA

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Dienstag, 20. Februar 2018

Rethinking pattern formation in reaction–diffusion systems

Nature Physics, Published online February 19 2018, doi:10.1038/s41567-017-0040-5

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