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NIM nanosystems initiative munich

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

LMU-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

Biophysik - LMU-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 der LMU München 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.

Die Dynamik der Mikrotubuli

Molekulare Motoren bewegen sich entlang eines Mikrotubulus. Bild: M. Rank/PRL

Stützen, transportieren, Chromosomen teilen: Die Molekülfasern des Zellskeletts müssen ihre Länge flexibel anpassen können. NIM-Forscher Prof. Erwin Frey und Kollegen zeigen, wie dieses Wachsen und Schrumpfen abhängig von den Ressourcen reguliert wird.

Die Bewegung macht‘s: Wie Zellen ihre Umgebung beeinflussen

Humane Brustkrebszellen (blau) in einer Matrix aus Kollagenfasern (grün). Beim Kontrahieren ziehen die Zellen stark an diesem Faser-Netzwerk. Bild: C. Broedersz

Lebende Zellen in einem Gewebeverband können an den Fasern ihrer Umgebung ziehen und dadurch die Steifigkeit der Matrix drastisch verstärken, wie NIM-Biophysiker Prof. Chase Broedersz und Kollegen zeigen. Um die elastischen Interaktionen zwischen Zellen und ihrer Umgebung zu messen, haben sie eine neue Methode entwickelt: die Nonlinear Stress Interference Microscopy (NSIM).

Dieter Braun erhält ERC Advanced Grant

Professor Dieter Braun

Der NIM Wissenschaftler Prof. Dieter Braun untersucht den molekularen Ursprung des Lebens. Den mit 2,5 Millionen Euro dotierten ERC Advanced Grant erhält er für sein Projekt zur Erforschung der „Mechanismen zur Entstehung und Replikation der ersten Sequenzinformation des Lebens in der geothermischen Mikrofluidik der frühen Erde“.

Bakterielle Adhäsion in vitro und in silico

Die Abbildung zeigt, wie sich das Adhäsionsprotein (grün) des Erregers mit dem Zielprotein (rot, fadenförmig) verbindet. Bild: H. Gaub

Forscher um den NIM-Wissenschaftler Prof. Hermann Gaub entschlüsseln den physikalischen Mechanismus, mit dem sich ein weit verbreiteter Krankheitserreger an sein Zielmolekül im menschlichen Körper bindet.

Müller-Buschbaum neuer Wissenschaftlicher Direktor des FRM II

Professor Peter Müller-Buschbaum

NIM-Wissenschaftler Prof. Müller-Buschbaum wird zum 1. April 2018 der neue Wissenschaftliche Direktor der weltweit leistungsfähigsten Forschungs-Neutronenquelle FRM II in Garching.

Leibniz Gründerpreis 2018 für Heinrich Leonhardt

Prof. Heinrich Leonhardt, Dr. Jonas Helma-Smets, Dr. Dominik Schumacher, Prof. Christian Hackenberger (von links). Foto: C. Bleese

Das Start-up Unternehmen "Tubulis Technologies", bei dem NIM-Wissenschaftler Prof. Heinrich Leonhardt einer der Mitgründer ist, erhält den Leibniz-Gründerpreis 2018. Das Unternehmen entwickelt neue Technologien zur zielgerichteten Krebstherapie mit Antikörper-Wirkstoff-Verbindungen.

Peter Hänggi erhält die Blaise Pascal Medaille für Physik

Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Peter Hänggi

Mit seiner Forschung hat der NIM-Physiker Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Peter Hänggi einen wegweisenden und wichtigen Beitrag zum Verständnis von Fluktuationen in statistischer Mechanik, innerhalb und außerhalb von thermischen Gleichgewichtszuständen, geleistet. Als Anerkennung erhält er die Blaise Pascal Medaille für Physik 2018 von der European Academy of Science.

Braunes Fett wird durchschaubar

So stellt die neue Lasermethode MSOT das Braune Fett dar. Bild: G. Diot (TUM)

Seit Braunes Fettgewebe bei Erwachsenen nachgewiesen wurde, steht es im Fokus der Präventionsforschung. Jedoch fehlte eine Methode, seine Wärmebildung nicht-invasiv zu messen. Einem Team rund um Prof. Vasilis Ntziachristos ist es nun gelungen, die Aktivität des Braunen Fettgewebes ohne Injektion von Substanzen sichtbar zu machen.

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

Photonische Kristalle als ultradünne Feuchtigkeitssensoren. 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.

Freitag, 16. November 2018

Resolving chemical bond dynamics at an electrode surface

Dr. Tanja Cuk, Department of Chemistry, Renewable and Sustainable Energy Institute (RASEI), University of Colorado, Boulder, USA

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Dienstag, 09. Oktober 2018

Nanoparticle Mediated Delivery and Small Molecule Triggered Activation of…

Nucleus, 2018 Sep 14. [Epub ahead of print]

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