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NIM nanosystems initiative munich

Modellierung zeigt optimale Größe für Platin-Katalysatorpartikel

Platin-Nanopartikel mit 40 Atomen. Bild: B. Garlyyev (TUM)

Einem interdisziplinären Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, die Größe von Platin-Nanopartikeln für die Katalyse in Brennstoffzellen so zu optimieren, dass die neuen Katalysatoren doppelt so gut sind, wie die derzeit besten kommerziell verfügbaren Verfahren.

Energieforschung am Englischen Garten

Nano-Institut an der Königinstraße. Bild: LMU

An der Königinstraße wurde am 17. Juni 2019 das neue Nano-Institut eingeweiht. Grundlagenforscher arbeiten dort an Nano-Materialien für eine effiziente Energieumwandlung.

Unsterbliche Quantenteilchen

Starke Quantenwechselwirkungen verhindern den Zerfall von Quasiteilchen. Bild: K. Verresen (TUM)

In der makroskopischen Welt ist der Zerfall unerbittlich: Zerbrochene Gegenstände fügen sich nicht von selbst wieder zusammen. In der Quantenwelt gelten jedoch andere Gesetze: Sogenannte Quasiteilchen zerfallen, können sich wieder reorganisieren und sind damit gewissermaßen unsterblich.

Schwarze Nanopartikel bremsen Tumorwachstum

Das Infrarot-Wärmebild auf der rechten Seite zeigt eine Maus, die mit OMVs mit Melanin behandelt wurde. Der Tumor (gelb) zeigt eine Temperaturerhöhung nach der Laserbestrahlung. Auf der linken Seite wurde die Maus mit OMVs ohne Melanin behandelt. Bild: V. Gujrati (TUM)

Der dunkle Hautfarbstoff Melanin schützt uns vor schädlichen Sonnenstrahlen, indem er Lichtenergie aufnimmt und in Wärme umwandelt. Forscher um Prof. Vasilis Ntziachristos stellten mit Melanin beladene Nanopartikel her. Diese verbessern die Tumorbildgebung und verzögern gleichzeitig das Tumorwachstum.

Stabile Mehrheiten

Zerklüftetes Gestein, wassergefüllte Poren mit starken Temperaturunterschieden – so könnte das Setting ausgesehen haben, in dem am Ursprung des Lebens die ersten informationstragenden Biomoleküle entstanden sind. Foto: D. Braun

Wie konnten sich erste informationstragende DNA-Sequenzen in einem riesigen Gemisch von Bausteinen erhalten? LMU-Biophysiker zeigen nun einen simplen Mechanismus, mit dem sich solche Abschnitte in ausreichender Zahl durchsetzen.

Erwin Frey erhält Kavli Chair 2019

Der NIM-Wissenschaftler Prof. Erwin Frey von der Fakultät für Physik der LMU München erhält den renommierten Kavli Chair des Kavli Institute of Nanoscience der TU Delft.

Ein Transistor für alle Fälle

Bild: Christoph Hohmann, Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Ob im Handy, Kühlschrank oder Flugzeug: Transistoren sind überall, aber oft spezialisiert auf einen Spannungsbereich. Prof. Thomas Weitz (NIM) und sein Team haben jetzt einen nanoskopisch kleinen Transistor aus organischem Halbleitermaterial entwickelt, der bei niedrigen und hohen Strömen bestens funktioniert.

Mechanischer Reiz mit Folgen

Schematisches Funktionsprinzip der fokalen Adhäsionskinase. Bild: M. Bauer (LMU)

Tumorinvasion und Metastasierung gehören zu den großen Problemen im Kampf gegen Krebs. NIM-Forscher um Prof. Hermann Gaub und Kollaborationspartner in Madrid und Heidelberg haben jetzt den Aktivierungsprozess eines der beteiligten Schlüsselenzyme aufgeklärt. Daran kann die Entwicklung neuer Therapien ansetzen.

Jetzt wird´s eng

Brustkrebszelle passiert künstliche Engstelle passiert

Bei ihrer Wanderung durch den Körper müssen sich Krebs- und Immunzellen durch kleinste Lücken in engmaschigem Gewebe zwängen. NIM-Biophysiker der LMU München zeigen jetzt in einem Modell, wie Zellen sich in solchen Fällen verhalten.

Wenn Physiker sich übers Rauschen freuen

Weißes Rauschen (Wikipedia)

Rauschen in der Physik bedeutet für Wissenschaftler nichts als Ärger: Unspezifische Signale, Störfrequenzen und verringerte Messempfindlichkeit. Physiker der Universitäten Augsburg und Hannover haben jetzt jedoch entdeckt, dass Rauschen unter anderem in der Quantenmechanik von großem Nutzen sein kann.

Freischwebende Halbleiter

Freischwebender organischer Halbleiterfilm aus Sicht eines Künstlers (ausgewähltes Frontcover der Advanced Materials Publikation). Bild: C. Hohmann (NIM)

Vor der Entwicklung neuer Halbleiter-Elemente muss das Material charakterisiert werden. Im Idealfall erfolgt eine Analyse ohne Trägermaterial, da dieses die Messung verfälschen kann. Prof. Thomas Weitz und Prof. Achim Hartschuh gelang es nun erstmals, freischwebende, ultradünne organische Halbleiterfilme herzustellen.

Informationen speichern, auch bei Raumtemperatur

Fröhlich Exziton-Phonon Kopllung. Bild: U. Wurstbauer (Uni Münster)

Essentiell für die Entwicklung neuer ultradünner Informationsträger ist es Anregungszustände, also die Information, zu stabilisieren. Den NIM-Physikern Prof. Ursula Wurstbauer, Prof. Alexander Holleitner und Prof. Alexander Högele gelang dies nun sogar schaltbar und bei Raumtemperatur.

Neues EU-Konsortium für neue Gentherapien

Genschere. Image: Jürgen Fälchle /stock.adobe.com

Der NIM-Wissenschaftler Prof. Ernst Wagner (LMU) leitet das Teilprojekt „Tailor gene delivery strategies“ im neuen EU-Projekt "UPGRADE: Unlocking Precision Gene Therapy". In seiner eigenen Arbeit untersucht er mit Dr. Ulrich Lächelt den nicht-viralen Transport neuer präziser Genscheren.

Modelle des Lebens

Signalmoleküle (blau) verbreiten sich im künstlichen Zellverband und ermöglichen eine Kommunikation durch die Membranen hindurch. Bild: A. Dupin (TUM)

Friedrich Simmel und Aurore Dupin, Forschende an der TUM, ist es erstmals gelungen, künstliche Zellverbände zu erzeugen, die miteinander kommunizieren können. Die durch Fettmembranen getrennten Zellen können kleine chemische Signalmoleküle austauschen und dabei komplexere Reaktionen wie Herstellung von RNA oder Eiweißen auslösen.

Koexistenz durch verzögerte Anpassung

Bodenbakterien müssen immer wieder auf variable Umweltbedingungen reagieren – aber am besten nicht zu schnell. Wie LMU-Forscher zeigen, kann eine verzögerte Anpassung für das Überleben der Gesamtpopulation positiv sein.

Alexander Högele erhält ERC Proof of Concept Grant

Prof. Alexander Högele. Bild: C. Hohmann

Der NIM-Biophysiker Prof. Alexander Högele konnte den Europäischen Forschungsrat (ERC) mit dem Konzept eines neuen optischen Mikroskopes überzeugen und gewann einen Proof of Concept Grant. Aufbauend auf die durch ERC Starting und Consolidator Grants geförderte Arbeit will er ein "Cavity-enhanced optical microscope" entwicklen.

In Memoriam Markus-Christian Amann

Professor Markus-Christian Amann. Bild: TUM

Am 23. November 2018 verstarb Prof. Markus-Christian Amann, Ordinarius i.R. für Halbleitertechnologie der TUM und Direktor am Walter Schottky Institut, im Alter von 67 Jahren. Professor Amann war Mitglied unseres Exzellenzclusters seit der Gründung im Jahr 2007. Wir werden ihn stets in guter Erinnerung behalten.

Tim Liedl erhält ERC Consolidator Grant

Tim Liedl. Bild: C. Hohmann

Prof. Tim Liedl erhält für sein Projekt zu "DNA-based functional lattices" einen ERC Consolidator Grant. Es ist bereits der zweite ERC Grant in der Karriere des NIM-Biophysikers, der sich in seiner Forschung mit DNA-Origami und den Anwendungsmöglichkeiten dieser Technik beschäftigt.

Neue Auszeichnungen für Peter Hänggi

Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Bild: P. Hänggi

Der NIM-Physiker Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Peter Hänggi erhält gleich zwei wichtige Auszeichnungen: den Smoluchowski-Warburg-Preis 2019 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und eine Ehrenprofessur der Huaqiao Universität in China.

Bakterien mit Viren bekämpfen

Gewinner-Team. Bild: G. Westmeyer (TUM)

Die Zahl antibiotikaresistenter Bakterien steigt. Hilfe kommt von ihren natürlichen Feinden, den Bakteriophagen. Mit einer neuen Methode zu deren Herstellung haben Studenten des NIM-Wissenschaftlers Prof. Friedrich Simmel mit anderen Studierenden den zweiten Platz im international renommierten iGEM-Wettbewerb gewonnen.

Nachweis von Virus-RNA

Detektion sehr geringer Viruskonzentrationen. Bild: Wiley VCH

Schon kleinste Mengen an Virus können schwerwiegende Folgen auslösen. Eine schnelle und sensible Technik zur genauen Identifikation der Virus-Art mittels optischer Detektion der viralen RNA wurde nun von Forschern um den NIM-Biophysiker Prof. Tim Liedl vorgestellt.

Die Zukunft der Nanowissenschaft

Poster Session im Rosarium der Evangelischen Akademie Tutzing

Die NIM-Konferenz "The Future of NanoScience" bot eine Plattform für lebhafte Diskussionen über die Entwicklung und Neuigkeiten in diesem Feld. Die Themen der beteiligten Wissenschaftler reichten von Quanten-Nanophysik über Energieumwandlung bis hin zu biomolekularen und biomedizinischen Nanotechnologien.

Winzige Technik mit enormer Wirkung

Hendrik Dietz, Professor für Biomolekulare Nanotechnologie, während seiner TEDxTUM Vorlesung. Bild: V. Braun (TEDxTUM)

Das Konferenzformat TEDx, seit 2014 auch im Angebot der TUM, steht für hochqualitative Kurzvorträge, die weltweit online von einem Millionenpublikum angesehen werden. Der Vortrag von Prof. Hendrik Dietz und anderen Sprechern der diesjährigen Veranstaltung zum Thema „Tiny Superpowers“ sind nun als Online-Videos verfügbar.

Die Vermessung der Nanowelt

Forschende aus der ganzen Welt haben einen Maßstab für die FRET-Technologie definiert, indem sie Entfernungen innerhalb von DNA-Molekülen im Subnanometerbereich gemessen haben. Quelle: Hugo Sanabria, Nandakumar Chedikulathu Vishnu/Universität Clemson

Forscher haben eine Methode zur Bestimmung von Abständen innerhalb einzelner Moleküle entscheidend verbessert.

Auf Kollisionskurs

Filament. Bild: E. Frey

Motorproteine in Zellen können sich auf unterschiedliche Art und Weise bewegen und blockieren sich dabei gegenseitig. LMU-Physiker haben ein neues Modell entwickelt, das zeigt, dass es zum Partikelstau kommt, obwohl theoretisch noch Platz wäre.

Multitool für die solare Wasserspaltung

Das neue Katalysatorsystem funktioniert als Multifunktionswerkzeug zur Trennung der Bindungen im Wassermolekül. Bild: C. Hohmann

Die Spaltung von Wasser mittels Sonnenlicht ist ein vielversprechender Ansatz für die Speicherung erneuerbarer Energie. Ein neues Katalysatorsystem im Nanoformat lässt erstmals alle Reaktionsschritte einer solchen künstlichen Photosynthese an einem einzigen Halbleiter-Partikel ablaufen.

In die Mitte geschoben

Das Pom Cluster lokalisiert in der Mitte des Nukleoids und legt damit die Zellteilungsebene in M. xanthus fest. Fluoreszenzmikroskopisches Bild einer M. xanthus Zelle mit dem Nukleoid in Blau und dem Pom Cluster in Rot. Bild: L. Søgaard-Andersen, MPIterMic

Eine Bakterienzelle teilt sich, indem sie sich in der Mitte abschnürt. LMU-Physiker haben ein theoretisches Modell entwickelt, das erklärt, wie das stäbchenförmigen Bakterium Myxococcus xanthus seine Mitte findet.

Akustische Oberflächenwellen geben in neuronalem Netz den Ton an

Neuronale Zellen auf einem Bio-Chip: Das angelegte Schallwellenfeld beeinflusst sowohl die Positionierung der Zellen als auch die Auswüchse der neuronalen Fortsätze, die diese Zellen verknüpfen. Bild: C. Hohmann

Biophysiker aus Augsburg und Santa Barbara berichten in "Physical Review E" über das erstmalige Gelingen einer gezielten dynamischen Positionierung von Nervenzellen auf einem Chip. Die vielfach bereits bewährte Augsburger Surface Acoustic Waves-Technologie eröffnet damit jetzt auch neue Wege zum Verständnis und zur Beeinflussung neuronaler Netze.

Es wird warm, Zeit sich zu entwinden

Aufbau der magnetischen Pinzetten. Bild: F. Kriegel

Bei steigenden Temperaturen entwinden sich die helikalen Strukturen der DNA. Um diesen Prozess zu quantifizieren, nutzen die Gruppe von NIM Biophysiker Prof. Jan Lipfert und ihre Kollaborationspartner Einzelmolekül-Messungen mit magnetischen Pinzetten und die atomistische Molekulardynamik von DNA-Molekülen.    

Schwingungen bringen Kristall zum Leuchten

Rekonstruktion der Photo-Antwort einer dünnschichtigen Wolframdiselenid-Doppellage. Bild: C. Hohmann, NIM

NIM-Physiker haben die optischen Eigenschaften eines ultradünnen Halbleiters untersucht und seinen spektralen Fingerabdruck entschlüsselt. Ultradünne 2D-Materialien stehen derzeit wegen ihrer vielseitigen Eigenschaften stark im Fokus der Nanoforschung. Dazu gehören auch sogenannte Übergangsmetall-Dichalkogenide.

Muster von Wellen und Ameisenstraßen

Wellenmuster und Ameisenstraßen können unter denselben Ausgangsbedingungen entstehen und dynamisch koexistieren. Bild: L. Huber, LMU

NIM-Physiker haben bei der Musterbildung von Systemen, deren Teile sich aktiv bewegen, einzigartige Phänomene entdeckt, was neue Einblicke in biologische Prozesse ermöglicht.

Auf dem Weg zu Femtosekunden On-Chip-Elektronik

Photoemission von Elektronen in plasmonischen Kontakten. Bild: C. Karnetzky

Licht kann mit Hilfe von plasmonischen Metallantennen auf der Nanometerskala gebündelt und verstärkt werden. Durch den Effekt der Photoemission von Elektronen können damit auch ultrakurze elektrische Pulse erzeugt werden und auf einer Millimeterskala über einen Chip propagieren, wie NIM-Physiker Prof. Alexander Holleitner und Kollegen nun zeigen.

Nanosystems NEWS – Neue Ausgabe

Nanosystems NEWS Juni 2018

Die neue Ausgabe des NIM-Newsletters „Nanosystems NEWS“ ist da! Darin geben wir einen Überblick über die NIM-Events des letzten Jahres und Einblicke in die spannende Forschung zu Quantensensoren, Diffusionsprozessen, neuen Wegen zur Energiegewinnung und intelligenten Nanopharmazeutika. In einer neuen Serie stellen wir die NIM-Familienförderprogramme vor.

Entstehung des Lebens

SFB/TRR 235: Lebensentstehung: Erkundung von Mechanismen mit interdisziplinären Experimenten. Bild: D. Braun

Im neuen überregionalen Sonderforschungsbereich TRR 235 „Lebensentstehung: Erkundung von Mechanismen mit interdisziplinären Experimenten“, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, werden einige NIM-Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Dieter Braun diese spannende Frage ergründen.

Supertetraeder-Lego für Batterien der Zukunft

T5/T5-Typ Natrium-Phosphidosilicat-Supertetraeder. Bild: A. Hatz

Natrium-basierte Feststoffbatterien mit neuartigen Festelektrolyten könnten die Energiespeicher von morgen sein. Prof. Dirk Johrendt in Kooperation mit NIM-Wissenschaftlerin Prof. Bettina Lotsch konnten die sehr guten Ionenleiter-Eigenschaften von Natrium-Phosphidosilicat-Supertetraeder-Elektrolyten aus den gut verfügbaren und günstigen Elemente Na, Si und P zeigen.

Mit Zuckern Krebszellen gezielt finden

Nanocarrier binden an einen Mannose-Rezeptor. Bild: C. Hohmann

Krebs ist weltweit die zweithäufigste Todesursache, auch weil Chemotherapeutika oft in zu geringer Konzentration am Tumor ankommen. Die NIM-Wissenschaftlerin Prof. Olivia Merkel und ihr Team entwickeln zielgerichtete Nanocarrier, die spezifisch an Krebszellen binden und so die Aufnahme in die Zielzelle verbessern.

Hendrik Dietz erhält ERC Proof of Concept Grant

Professor Hendrik Dietz. Bild: TUM

Der Europäische Forschungsrat zeichnet den NIM-Biophysiker Prof. Hendrik Dietz mit einem ERC Proof of Concept Grant aus. In seinem Projekt will er ein „Nanodevice“ entwickeln zur vergleichsweise preiswerten, unkomplizierten und zuverlässigen Messung der kinetischen Eigenschaften von molekularen Reaktionen.

Optische „Obertöne“ für Solarzellen

"Solar guitar". Bild: PhOG (LMU)

In Analogie zu einem Phänomen, das bei Musikinstrumenten auftritt, wenn Obertöne zweier verschiedener Grundtöne in Resonanz treten, haben NIM-Wissenschaftler einen neuen Effekt bei der optischen Anregung von Ladungsträgern in neuartigen Halbleitern gefunden. Dadurch könnte in Solarzellen auch Infrarotlicht genutzt werden, das bisher zum Großteil ungenutzt bleibt.

Robuste Musterbildung

Experimentell beobachtetes Protein-Muster. Bild: S. Kretschmer (Max-Planck-Institut für Biochemie)

Die richtige Verteilung von Proteinen in der Zelle ist für viele biologische Prozesse entscheidend. Die NIM-Wissenschaftler Prof. Erwin Frey und Prof. Petra Schwille haben untersucht, welche Mechanismen die Musterbildung unempfindlich gegen Konzentrationsänderungen der Proteine machen.

Sino-German Young Researcher Symposium in München

Nanocarrier. Bild: C. Hohmann

“Nanopharmaceuticals: Drug Delivery in the Nanoscale” war das Thema des Chinesisch-Deutschen Jungwissenschaftler Symposiums in München, organisiert von Dr. Ulrich Lächelt (LMU) und Prof. Rongqin Huang (Fudan University, Shanghai). Wissenschaftler aus China und Deutschland diskutierten ihre Forschung im Bereich Nanocarrier und Drug Delivery.

Montag, 22. Juli 2019

Topological photonics

Prof. Dr. Alexander Szameit, Universität Rostock

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Mittwoch, 03. Juli 2019

In Vesiculo Synthesis of Peptide Membrane Precursors for Autonomous…

J. Vis. Exp. (148), e59831, doi:10.3791/59831 (2019)

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