Aufzeichnungen Wissenschaft online
Ausgewählte Vorträge haben wir für Sie aufgezeichnet. Sie können Sie sich hier anschauen.
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Hirntumore sind selten und weisen in der Regel ein schnelles Wachstum auf, weshalb eine rasche und präzise Diagnose unmittelbare Konsequenzen für die Therapieplanung und den Krankheitsverlauf hat. Doch welche modernen Verfahren zur Diagnose von Hirntumoren stehen zur Verfügung und inwiefern leisten Methoden aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) bereits jetzt einen Beitrag zur Verbesserung der Diagnose und wie könnte sich dies in Zukunft entwickeln? Diese und weitere Fragen rund um das Thema KI in der Hirntumordiagnostik werden im Rahmen des Vortrags adressiert und diskutiert.
Was wird präsentiert
Aufforstung gilt als Mittel zur CO₂-Speicherung und damit gegen die Erderhitzung. Doch einige Studien kritisieren: Die geringere Albedo von Wald kann zur Absorption von mehr Sonnenenergie und damit einer physikalischen Erwärmung führen, die einen Teil des CO₂-Effekts wieder aufzehrt oder in Extremfällen die erhoffte Kühlwirkung ganz ins Gegenteil verkehrt. Anhand einer Studie unter Federführung des Forschungszentrums mit Daten von 176 Messtationen weltweit gehen wir nun ganz allgemein der Frage nach: Sind Ökosysteme mit guten CO₂-Speichereigenschaften generell dunkler und wenn ja, ist dies ein Grund, auf sie zu verzichten?
Hintergrund
Die Landbiomasse der Erde absorbiert etwa 31 % unserer CO₂-Emissionen, doch gleichzeitig wird Landnutzungswandel (z.B. Entwaldung) für etwa 12 % zusätzliche Emissionen verantwortlich gemacht. Unsere Landnutzung hat also einen erheblichen Einfluss auf den Klimawandel, der positiv oder negativ sein kann und noch wichtiger wird, wenn es uns gelingt, die technischen Treibhausgasmissionen weltweit zu senken. Doch nicht nur die CO₂-Aufnahme variiert je nach Pflanzenart und Bewirtschaftung: Die Albedo bezeichnet das Reflexionsvermögen einer Oberfläche für Sonnenlicht. Bei Fichtenwald beträgt sie etwa 7 %, bei Wiesen um 20 % und bei schneebedeckter kurzer Vegetation bis über 90 %. Je mehr Sonnenlicht zurück ins Weltall reflektiert wird, desto weniger absorbierte Sonnenenergie kann zur Erderwärmung beitragen.
Was wird präsentiert?
Die Forschungsgruppe Biomarker Entwicklung am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-7) des Forschungszentrums Jülich widmet sich der Identifizierung, Validierung und Integration neuartiger Neurobildgebungs- und digitaler Biomarker. Diese Biomarker sollen zur individuellen Früherkennung und Therapieüberwachung bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen eingesetzt werden. In seinem Vortrag zeigt Prof. Dr. Jürgen Dukart anhand von Beispielen, wie die multimodale Neurobildgebung und sensorgestützten Technologien zu einem besseren Verständnis verschiedener Störungsbilder der Kindesentwicklung und des Alterns beitragen können.
Hintergrund:
Prof. Dr. Jürgen Dukart leitet die Forschungsgruppe Biomarker Entwicklung am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-7) des Forschungszentrums Jülich. Durch die Kombination moderner Bildgebungstechniken mit maschinellem Lernen trägt seine Arbeit dazu bei, neue Ansätze zur Diagnose und Therapieüberwachung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen zu entwickeln.
Was wird präsentiert:
Die Beginne der organischen Photovoltaik (OPV) liegen 25 Jahre zurück und es gab schon Höhen und Tiefen. Wir betreiben die „Solarfabrik der Zukunft“ am Standort Nürnberg und können mit der uns zur Verfügung stehenden Infrastruktur durch Know How und geschickte Prozessentwicklungen helfen den Unterschied zwischen Labor- und Moduleffizienzen zu minimieren. In seinem Vortrag umreißt Michael Wagner vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (IET-2) die Grundlagen der OPV. Neben einer kurzen Geschichte der Technologie beleuchtet er den aktuellen Stand der Wissenschaft sowie die Herausforderungen und zeigt Anwendungsbeispiele. Außerdem wird eine kurze virtuelle Laborführung stattfinden.
Hintergrund:
Das HI ERN erforscht und entwickelt material- und prozessbasierte Lösungen für eine klimaneutrale, nachhaltige und kostengünstige Nutzbarmachung erneuerbarer Energien. Das Institut beschäftigt sich mit der strukturellen und funktionellen Charakterisierung, Modellierung und Herstellung von Materialien, die für die Wasserstoff- und Solartechnik relevant sind. Das gemeinsame Ziel ist das Verständnis der Struktur-Performance-Prozessbeziehung auf der Mesoskala.
Was wird präsentiert:
Das Jülich Centre for Neutron Science JCNS baut und betreibt Instrumente für Neutronenforschung an mehreren Weltklasse-Neutronenquellen in Europa und weltweit und nutzt sie auch für seine eigene Wissenschaft. Da immer mehr Forschungsreaktoren aus Altersgründen außer Betrieb gehen, steigt der Bedarf für moderne, zeitgemäße und kosteneffektive Neutronenquellen, die dauerhaft die Versorgung der Wissenschaftsgemeinschaft mit Neutronenstrahlen für ihre Forschung leisten. Die Projektgruppe HBS im JCNS hat ein technisches Design für eine leistungsfähige beschleunigerbetriebene Neutronenquelle entwickelt. Gemeinsam mit dem IKP-4 haben wir in Jülich einen Demonstrator aufgebaut, der nachweist, dass die Technologie so leistungsfähig ist, wie vorhergesagt.
In diesem Vortrag stellt Dr. Ulrich Rücker (JCNS-HBS) vor, wofür Neutronen in der Forschung nützlich sind, wie sie bei der HBS "hergestellt" werden und welche wegweisenden Technologien eine solche Neutronenquelle möglich machen. Sie sind darüber hinaus herzlich eingeladen, bei der Mitarbeiterführung am 2. April 2024 zum HBS-Demonstrator sich selbst ein Bild von einer modernen Neutronenforschungsmaschine zu machen.
Hintergrund:
Dr. Ulrich Rücker hat im IFF-Streumethoden und später im JCNS-2 als Instrumentwissenschaftler Neutronen- und Röntgenstreuinstrumente zur Untersuchung dünner magnetischer Schichten gebaut und betrieben. Seit der Gründung des HBS-Projekts 2013 arbeitet er mit an der Entwicklung der modernen Neutronenquelle mit den Schwerpunkten Neutronenmoderatoren und Instrumentierung.
Krebszellen entstehen aus gesundem Gewebe und sind daher für das menschliche Immunsystem nur schwer zu erkennen. Sie „verstecken“ sich vor möglichen Abwehrmechanismen, da sie als körpereigen angesehen werden. Dies bedeutet auch für die Therapie, dass eine zielgerichtete Behandlung in vielen Fällen nur sehr schwer möglich ist. Hierdurch muss auf Ansätze wie die Chemotherapie oder Bestrahlung zurückgegriffen werden, die zwar meist wirken, aber aufgrund ihrer massiven Nebenwirkungen in ihrer Erfolgsrate limitiert sind.
Erste vielversprechende Ansätze machen nun für bestimmte Krebsarten spezifische Oberflächenmarker für Therapien nutzbar. Sind solche Oberflächenmarker vorhanden, können auch RNA-basierte Impfstoffe genutzt werden, die durch die Coronapandemie eine breite Beachtung erhalten haben. Unglücklicherweise fehlen jedoch für sehr viele Krebsarten diese spezifischen Oberflächenmarker, was die Nutzungsmöglichkeiten der neuen Behandlungsansätze deutlich einschränkt. Die Idee ist daher seit langem, RNA-Moleküle nicht nur im Rahmen von Impfungen, sondern auch direkt als Therapeutikum gegen den Krebs einzusetzen. Während jedoch die immerwährende Aktivität von RNA-Molekülen nach Übertragung in beliebige Zellen für Impfstoffe einen großen Vorteil darstellt, ist genau diese Aktivität für den direkten Angriff von Krebszellen im Rahmen einer therapeutischen Anwendung ein bisher kaum gelöstes Problem. Wer möchte schon, dass ein RNA-kodiertes Protein, welches erkrankte Zellen abtötet, auch in jeder gesunden Zelle aktiv ist? Die Nebenwirkungen wären massiv und unvorhersehbar.
Genau diese Problematik hat das Institut für Biologische Informationssysteme (IBI-2) in enger Zusammenarbeit mit der Industrie in ersten Schritten gelöst, indem ein vollkommen neuartiger Weg eingeschlagen wird. Im Rahmen dieses Ansatzes wurden therapeutisch aktive RNA Moleküle entwickelt, die nur in Krebszellen aktiv sind, während sie in gesunden Geweben inaktiv bleiben. Der Funktionsmechanismus, sowie mögliche Einsatzgebiete werden im Rahmen des Vortrags beschrieben.
Was wird präsentiert:
Das INM-1 entwickelt detaillierte anatomische Modelle des Gehirns sowie dreidimensionale Karten, die Forschende dabei unterstützen, die räumliche Organisation des Gehirns besser zu verstehen. Dabei kommt Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz, um zehntausende hochaufgelöste Mikroskopaufnahmen von Hirnschnitten zu analysieren, die über viele Jahre hinweg am INM-1 digitalisiert wurden. Diese Bilder liefern faszinierende Einblicke in die komplexe Struktur von Nervenzellen und deren Verbindungen. Im Vortrag von Dr. Christian Schiffer werden die wissenschaftlichen, methodischen und technischen Herausforderungen dieses Projekts beleuchtet und aktuelle und zukünftige Entwicklungen von KI-Methoden zur Untersuchung der strukturellen Organisation des Gehirns vorgestellt.
Hintergrund:
Dr. Christian Schiffer leitet das Team "Large-scale AI for Brain Mapping" am INM-1 sowie die gleichnamige Nachwuchsgruppe des Helmholtz AI Netzwerks der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine Arbeit liegt an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz, Supercomputing und Neurowissenschaften. Dabei konzentriert er sich auf die Entwicklung innovativer KI-Methoden zur Analyse der strukturellen Organisation des Gehirns anhand großer mikroskopischer Bilddatensätze und deren effiziente Implementierung auf Supercomputing-Systemen
Die vorgestellte Masterarbeit untersucht, wie das Framing von Nachrichten die Einstellungen der Bevölkerung zu den CDR-Methoden (Wieder-)Aufforstung und DACCS beeinflusst. Die vorläufigen Ergebnisse eines Online-Experiments mit 1.785 Teilnehmenden zeigen, dass (Wieder-)Aufforstung mehr Akzeptanz genießt als DACCS, es jedoch keinen signifikanten Einfluss der Frames Moral Hazard, Technological Fix und Climate Emergency auf Einstellungen und Handlungsintentionen gibt. Stattdessen beeinflussen Faktoren wie Wissen über CDR, Vertrauen in Institutionen, politische Einstellungen und Technologie-Optimismus die Wahrnehmung von CDR.
Was wird präsentiert?
Das IFN-1 Plasmaphysik beschäftigt sich vor allem mit der Plasma-Wand Interaktion in Fusionsmaschinen mit dem Ziel, einen sicheren und lang andauernden Betrieb zu gewährleisten. Kein leichtes Unterfangen, denn es herrschen unvorstellbare Temperaturen von -269 Grad Celsius in den Feldspulen bis zu 100.000.000 Grad Celsius im wenige Meter entfernten Plasma-Zentrum. Die erste Wand eines Reaktors dient nicht nur als Schutzschild, sondern ist als Interaktionszone auch essenziell für die Stromproduktion und dem Recyclen von Brennstoff. Welche Herausforderungen sich an die Wandmaterialien stellen und ob Fusion wie oft gesagt noch „30 Jahre in der Zukunft liegt“ wird in diesem Vortrag von Christoph Kawan präsentiert.
Hintergrund:
Kernfusion ist eine bislang ungenutzte, jedoch höchst effiziente und sichere Methode zur Stromproduktion als umweltfreundliche Alternative zu Kohlekraftwerken im Gigawatt Bereich. Im Gegensatz zur Kernspaltung werden sehr leichte Atomkerne (Wasserstoff-Isotope) verschmolzen, wobei enorme Mengen an Energie freigesetzt werden, ohne langlebige radioaktive Materialien zu erzeugen. Dazu bedarf es jedoch einerseits eines besonders komplexen magnetischen Einschlusses des 100.000.000 Grad Celsius heißen Plasmas, andererseits auch besonderer Wandelemente und Kontrollen, um die entstehende Energie kontrolliert abzuführen. Christoph Kawan ist Doktorand am IFN-1 und forscht an laser-basierten Methoden zur Quantifizierung von eingelagertem Brennstoff in der Reaktorwand, um eine hohe Leistung und Strahlenschutz eines zukünftigen Fusionsreaktors zu garantieren.
Was wird präsentiert: Die Neutronenquelle ESS im schwedischen Lund ist eines der Großprojekte der europäischen Forschung. Sie soll Neutronenstrahlung für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik liefern. Das Jülicher Institut für Engineering und Technologie ist wesentlich am Bau beteiligt. Dr. Yannick Beßler erklärt Aufbau und Funktionsweise der beschleunigerbasierten Spallations-Neutronenquelle und gibt einen Überblick zum Projekt.
Hintergrund: ESS steht für European Spallation Source. In Deutschland sind über tausend Nutzer für ihre Forschung auf Neutronen angewiesen. Denn mit Neutronen lassen sich Materialeigenschaften erkunden, die mit anderen Methoden nicht zugänglich wären, etwa in der Medizin, Umweltforschung, Energieversorgung oder Werkstoffprüfung. Die ESS hat daher eine große Bedeutung für die Grundlagenforschung in Deutschland und Europa.
Was wird präsentiert:
Der Vortrag "Von der Spinne zum Atomkrieg: Woher kommt die Angst?" von Prof. Dr. Simon Eickhoff beleuchtet, wie unser Gehirn Bedrohungen wahrnimmt und verarbeitet – von alltäglichen Ängsten bis zu existenziellen Gefahren. Er zeigt, wie dabei emotionale Reflexe und komplexe Denkprozesse zusammenspielen, und wie unser sogenanntes Default Mode Network (DMN) Projektionen über mögliche Zukunftsszenarien erzeugt. Dabei wird erläutert, wie top-down- und bottom-up-Mechanismen unsere Reaktionen beeinflussen und warum wir manche Gefahren intuitiv stärker fürchten als andere.
Was wird präsentiert:
Proteine sind die molekularen Bausteine des Lebens - doch aus einer Sequenz direkt die 3d Struktur vorhersagen zu können, war eine lange ungelöste Herausforderung. Demis Hassabis und John Jumper haben diese Herausforderung mit dem KI-Modell AlphaFold2 2020 gelöst und dafür schon vier Jahre später den Chemienobelpreis verliehen bekommen. Alexander Schug erklärt die gewaltigen Fortschritte in der biomolekularen Stukturvorhersage in den letzten 15 Jahren und wie diese zur Entwicklung von AlphaFold2 geführt haben.
Hintergrund:
Die enge Verknüpfung von Struktur und Funktion macht die Kenntnis der biomolekularen Struktur zu einer sine qua non für ein tiefgehendes Verständnis biologischer Funktionen. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler im Labor enorme Mengen an 3D-Strukturinformationen biomolekularer Systeme gesammelt und in umfangreichen, frei zugänglichen Datenbanken verfügbar gemacht. KI-basierte Modelle wie AlphaFold2 nutzen diesen reichen Datenschatz, um direkt aus der Sequenz präzise 3D-Vorhersagen zu generieren. Es wird erwartet, dass die Modelle weitreichende Auswirkungen über die Grundlagenforschung etwa in der Biotechnologie oder der Medizin haben werden.
Das Ohr von Säugetieren hat die besondere Fähigkeit entwickelt, Töne verschiedener Frequenzen (oder Tonhöhen) zu unterscheiden. Die Fähigkeit zu dieser feinen Unterscheidung ist einem muschelförmigen Organ namens Cochlea zu verdanken, das die Schallwellen vom Außenohr zu hoch spezialisierten Zellen im Innenohr (inneren Haarzellen) leitet, die, wenn sie aktiviert werden, ein Signal an das Gehirn senden, dass ein bestimmter Ton erkannt wurde. Solche Signale werden von einer benachbarten Gruppe spezialisierter „äußerer“ Haarzellen verstärkt - bemerkenswerterweise wird der Prozess der Verstärkung durch ein einziges membrangebundenes Protein, Prestin, gesteuert. Unsere Forschung nutzt Computersimulationen der Proteindynamik, um die zentralen molekularen Bewegungen zu entschlüsseln, die dem Mechanismus der Tonverstärkung zugrunde liegen.
Der Vortrag fand auf englischer Sprache statt.
Im Rahmen des Forschungsprojektes CroMa-PRO haben sich Fachplaner:innen und Simulationsexpert:innen zusammengeschlossen, um eine simulationsgestützte Szenarien-Maßnahmen-Planung für An- und Abreiseprozesse bei Großveranstaltungen zu erproben. Dr. Jette Schumann hat die Spieltage der UEFA EURO 2024 in Düsseldorf wissenschaftlich begleitet und erläutert, wie Verkehrs- und Personenstromsimulationen zur Planung dieser Veranstaltung eingesetzt wurden.
Der PtJ unterstützt im Rahmen des Auftrages „Meeres-, Küsten- und Polarforschung“ das BMBF auch bei der Beschaffung der für die Meeresforschung notwendigen Infrastruktur. Aktuell befindet sich die Meteor IV als Ersatz für die Forschungsschiffe Meteor und Poseidon im Bau. MGS gibt Einblicke in die wissenschaftlichen Fähigkeiten der neuen Meteor.
Was wird präsentiert:
Die Elektrokatalyse beschäftigt sich mit dem Zusammenspiel von katalytischen Vorgängen und elektrischer Energie. Aus diesem faszinierenden Feld sind interessante Zukunftstechnologien, wie die Brennstoffzelle oder die Wasserelektrolyse hervorgegangen. In diesem Vortrag werden zunächst die Grundlagen der Elektrokatalyse erläutert und dann sukzessive die großen derzeitigen und zukünftigen Anwendungen sowie deren Bedeutung für die Energiewende diskutiert.
Was wird präsentiert:
Das Datentracking durch Webseiten und Smartphone-Apps ist ein bekanntes Phänomen. Vielen ist nicht bewusst, dass auch Wissenschaftsverlage Datentracking in immer größerem Umfang einsetzen und zum Teil regelrechte Personenprofile anlegen. Dr. Bernhard Mittermaier, Leiter der Zentralbibliothek, beleuchtet die Hintergründe und Methoden des „Wissenschaftstracking“, berichtet von den Versuchen zur Eindämmung in den DEAL-Verhandlungen und gibt praktische Tipps für ein datensparsames Verhalten.
Was wird präsentiert:
Neuroelektronische Schnittstellen, insbesondere invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen (iBCI), entwickeln sich rasant. Diese bahnbrechenden Technologien ermöglichen einen noch nie dagewesenen Einblick in die komplexen Netzwerke des Gehirns und bergen ein enormes Potenzial für die Wiederherstellung verloren gegangener neuronaler Funktionen. Aktuell werden eine neue Generation flexibler, gewebekompatibler iBCIs entwickelt, die nahtlos mit verschiedenen neuronalen Strukturen interagieren können. Die iBCIs, die sich derzeit in strengen präklinischen Tests befinden, ebnen den Weg für verschiedene neuronale Anwendungen, wie z. B. Hightech-Akupunktur zur Schmerzbehandlung und fortschrittliche Sehprothesen zur Wiederherstellung des Sehvermögens.
Der Vortrag fand in englischer Sprache statt.
Hintergrund:
Vivian Rincón Montes (IBI-3) ist eine von fünf Nachwuchsforschenden des Young Excellent Scientist Programs (YESP). Als Teil dieses Programms können die ausgewählten Postdocs ihre Forschung in dem Format Wissenschaft online + präsentieren.
Was wird präsentiert:
In nahezu allen Materialien, die uns im Alltag umgeben, existieren Grenzflächen - Übergänge, an denen unterschiedliche oder auch gleiche Materialien aufeinandertreffen. Ein tiefgehendes Verständnis dieser Grenzbereiche ist entscheidend, um das Verhalten von Materialien zu erklären und gezielt zu beeinflussen. In seinem Vortrag zeigt Nicolas Peter, welche Arten von Grenzflächen existieren und wie wir diese mithilfe modernster Elektronenmikroskopie bis hin zur Position einzelner Atome sichtbar machen können. Solche hochpräzisen 'Grenzkontrollen' auf atomarer Ebene ermöglichen es, die Eigenschaften von Materialien besser zu verstehen und innovative Lösungen für technologische Herausforderungen zu entwickeln. Die Untersuchung dieser winzigen, aber entscheidenden Strukturen ist nicht nur für die Wissenschaft von Bedeutung, sondern prägt auch unseren Alltag - von leistungsfähigeren Elektronikgeräten bis hin zu neuen Konstruktionswerkstoffen und Materialien in der Energietechnik.
Hintergrund:
Nicolas Peter (IMD-1) ist einer von fünf Nachwuchsforschenden des Young Excellent Scientist Programs (YESP). Als Teil dieses Programms können die ausgewählten Postdocs ihre Forschung in dem Format Wissenschaft online + präsentieren.
Was wird präsentiert:
Frank Rinkens, IT- und Informations-Sicherheitsbeauftragter des FZJ, beleuchtet die aktuellen Herausforderungen, Trends und bewährte Praktiken im Bereich der Cyber-Sicherheit, insbesondere im Kontext der wissenschaftlichen Forschung. Dazu zählen die Aspekte:
- Bedrohungen und Risiken im digitalen Zeitalter
- Compliance-Anforderungen und rechtliche Rahmenbedingungen
- Schutz von Forschungsdaten und geistigem Eigentum
- Best Practices zur Prävention von Cyber-Angriffen
Hintergrund:
Die Möglichkeit eines Cyber-Angriffs auf das Forschungszentrum ist real. Die Frage lautet weniger, ob es passiert, sondern wie das Unternehmen darauf vorbereitet ist. Nicht zuletzt, weil das FZJ ab Herbst 2024 aufgrund der NIS2 (Network and Information Security) strenge Sicherheitsvorkehrungen treffen muss. Dazu gehören die Erhöhung des Schutzes vor Cyberangriffen, die Einhaltung spezifischer Security-Standards sowie die Gewährleistung, dass Systeme ständig auf dem aktuellen Stand sind.
Was wird präsentiert:
In der Geschichte der Menschheit wurden Zeitalter oft nach den verwendeten Materialien benannt, die den technologischen Fortschritt bestimmten – von der Bronzezeit der Ägypter bis zur Eisenzeit der Römer. Heute leben wir im Silizium-Zeitalter, das durch Halbleitertechnologien geprägt ist. Diese Technologien ermöglichen Computer, Smartphones und Künstliche Intelligenz (KI). In seinem Vortrag zeigt Dr. Jonas Rigo, wie die moderne Forschung Materialien in kristalliner Form bei extrem niedrigen Temperaturen untersucht, um exotische quantenmechanische Effekte zu entdecken. Diese Effekte spielen eine entscheidende Rolle, um das Verständnis der Physik zu erweitern und zukünftige Technologien zu entwickeln.
Hintergrund:
Rigo erklärt, wie Konzepte der KI seine Forschung beeinflussen und welche konkreten Systeme der dabei genauer betrachtet. Er arbeitet am Jülicher Peter-Grünberg-Institut PGI-8, Quantum Control.
Wissenschaft online PLUS findet im Rahmen des Young Excellent Scientist Program YESP statt.
Was wird präsentiert:
Kontrollierte chemische Reaktionen ermöglichen es uns, hochtechnologische Prozesse zu designen. Nicht zuletzt für eine erfolgreiche Dekarbonisierung sind maßgeschneiderte Reaktionen höchst relevant. Besonders interessant ist es daher, solche Reaktionen mittels Transmissionselektronenmikroskopie in Flüssigkeit zu filmen. Um diese Technik jedoch breitentauglich einzusetzen, muss ausgeschlossen werden, dass die Reaktion selbst sich beobachtet fühlt.
Hintergrund:
Dr.-Ing. Birk Fritsch (IET-2) ist einer von fünf Nachwuchsforschenden des Young Excellent Scientist Programs (YESP). Als Teil dieses Programms können die ausgewählten Postdocs ihre Forschung in dem Format Wissenschaft online + präsentieren. In seiner Forschung beschäftigt Birk Fritsch sich mit korrelativen Operando-Studien zu Degradationsmechanismen in der Elektrokatalyse.
Wissenschaft online PLUS findet im Rahmen des Young Excellent Scientist Program YESP statt.
Was wird präsentiert:
Im Vortrag von Prof. Dr. Gereon Fink erfahren die Zuhörer:innen woran jeder schnell einen Schlaganfall erkennen kann, was die wichtigsten Ursachen von Schlaganfällen sind, wie die Schlaganfallakuttherapie funktioniert, und woran Jülicher Wissenschaftler:innen derzeit forschen, um neue Therapieansätze für die Rehabilitation von Schlaganfallpatient:innen mit Ausfallserscheinungen wie Lähmungen, Aufmerksamkeitsdefiziten oder Sprachverlust zu finden.
Hintergrund:
Der Schlaganfall ist die Hauptursache erworbener Behinderungen in unserer Gesellschaft. Jährlich kommt es zu ca. 2500 neuen Schlaganfällen pro 100000 Einwohner:innen. Vor dem Hintergrund unserer immer älter werdenden Gesellschaft müssen effektive akute Schlaganfalltherapien zum einen stärker um präventive Ansätze ergänzt werden. Zum anderen bedarf es dringend neuer Therapien zur Verbesserung der Rehabilitation von einem Schlaganfall betroffener Menschen.
Was wird präsentiert:
Die Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie für die Rohstoff- und Energiewende. Prof. Dr. Regina Palkovits bezeichnet Katalysatoren als Partnervermittler für Moleküle. Darum geht es unter anderem bei der chemischen Speicherung von Wasserstoff: Wasserstoff-Moleküle gehen bei der Katalyse eine Bindung mit anderen Molekülen ein. Die so entstehende Verbindung erleichtert das Speichern, Lagern und Transportieren von Wasserstoff. Bei Wissenschaft online berichtet Palkovits, welche wichtige Rollen Katalysatoren außerdem in den Bereichen Biomassenutzung und Plastikrecycling spielen.
Hintergrund:
Seit dem 1. Oktober 2023 baut Regina Palkovits als Direktorin den Institutsbereich Katalysatormaterialien (INW-2) am Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft auf. Sie hat zugleich einen Lehrstuhl für Heterogene Katalyse und Technische Chemie am Institut für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen inne.
Siehe dazu auch den Beitrag in der effzett
Was wird präsentiert:
In den unterschiedlichen Werkstätten der Institute im Forschungszentrum werden aus Ideen und Konzeptstudien einzigartige technische Geräte, Anlagen und Experimente. Diese Kompetenz ist essenzieller Faktor für den Erfolg der Forschungsarbeiten hier in Jülich. Die Leiter der Werkstätten geben einen Überblick über diese Einrichtungen.
Hintergrund:
Junge Menschen für die Wissenschaft und Technik zu begeistern und damit auch in Zukunft den Wandel zu gestalten, ist ein Kernanliegen des Forschungszentrums Jülich. In einer der größten interdisziplinären Forschungseinrichtung Europas schaffen unsere Werkstätten gemeinsam die Voraussetzungen für exzellente Forschung und Technologieentwicklungen. Hierzu bedarf es nicht nur wissenschaftlicher Expertise und Organisation: Vor allem die technische Umsetzung, der von den Wissenschaftler:innen und Ingenieur:innen erdachten Experimente, ist ein Paradebeispiel mit Vorzeigepotential für die Region und eine Besonderheit innerhalb der Helmholtz - Gemeinschaft.
Was wird präsentiert:
Im Juni 2022 wurde das FZJ am Ende eines Bewerbungsprozesses als Betreiber des ersten Exascale Rechners in Europa ausgewählt. In seinem Vortrag nimmt Benedikt von St. Vieth die Zuhörer mit auf die Reise von der Bewerbung hin zur Planung und Installation im Jahr 2024. In verschiedenen Detailgraden werden die technischen Eigenschaften von JUPITER dargestellt und Meilensteine der laufenden Installation gezeigt.
Was wird präsentiert:
Im Vortrag von Dr. Carolin Penke vom Jülich Supercomputing Centre gewinnen die Zuhörer einen Überblick darüber, welche Vorstellungen KI reproduziert und welche Gruppen sie repräsentiert. Welche realen Gefahren sind auf gesellschaftlicher Ebene bei der raschen Einführung neuartiger KI-Dienste zu bewältigen, und welche Chancen bieten sie? Aus einer geschlechtergerechten Perspektive werden konkrete Beispiele aufgezeigt, die gegenwärtige und zukünftige Auswirkungen von KI-Systemen illustrieren und Impulse zum Navigieren dieser Herausforderungen setzen.
Hintergrund:
KI und große Sprachmodelle wie ChatGPT verändern unseren grundsätzlichen Umgang mit Technologie und haben einen unvorhersehbaren Einfluss auf unseren Alltag.
Was wird präsentiert:
Wie hängen Stress und depressive Episoden zusammen? Univ.-Prof. Dr. med. Thomas Frodl erklärt diesen Sachverhalt in seinem Vortrag. Zudem stellt er moderne Behandlungsmethoden der Depression vor.
Hintergrund:
Prof. Frodl ist Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie. Er leitet die Klinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik an der Uniklinik RWTH Aachen. Sein Team beschäftigt sich unter anderem mit systemischen Neurowissenschaften, Identifizierung von Biomarkern sowie KI in der Psychiatrie. Prof. Frodl ist zudem JARA-BRAIN Mitglied.
Die Zukunft braucht weit mehr als bloße Theorien über Ressourceneinsparung und Recycling. Sie braucht Menschen, die mit innovativen Ideen als Pioniere die Zukunft der Circular Economy & Society leidenschaftlich mitgestalten. Es braucht grundlegend neue Konzepte über den Umgang mit begrenzten Ressourcen von der Gewinnung bis zur finalen Wiederverwendung.
Was wird präsentiert:
Die modernen Biowissenschaften verwenden immer komplexere Analysemethoden, die große Mengen an auszuwertenden Daten erzeugen. Dies erfordert umfangreiche Kenntnisse und leistungsstarke Bioinformatik-Tools. Das Deutsche Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur (de.NBI) trägt dazu bei, diese Herausforderung zu lösen.
Die Hauptziele von de.NBi sind:
- Bereitstellung umfassender, erstklassiger Bioinformatik-Tools und -Dienste für Biowissenschaften und Biomedizin
- Bioinformatik-Schulungen durch ein breites Angebot an Workshops, Kursen und Sommerschulen
- Bereitstellung von Cloud Computing-Ressourcen für die akademische Welt in Deutschland
- Transfer von Fachwissen zwischen Wissenschaft und Industrie durch das Industrieforum
- Förderung der Zusammenarbeit zwischen der deutschen Bioinformatik-Community und internationalen Bioinformatik-Netzwerken wie ELIXIR Europe
Hintergrund:
Das Netzwerk bietet Forschenden in den Biowissenschaften und der Biomedizin in Deutschland und ganz Europa bioinformatische Dienstleistungen und umfassende Rechenressourcen an. Darüber hinaus bieten unsere Partner Schulungsveranstaltungen, Kurse und Sommerschulen zu Tools, Standards, Datenmanagement, Arbeitsabläufen und Rechenressourcen aus dem de.NBI-Portfolio an, um Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen zu helfen, ihre Daten effektiver zu analysieren.
Seit 2016 repräsentiert de.NBI außerdem den deutschen Knoten des europäischen Bioinformatik-Netzwerks ELIXIR
Was wird präsentiert
Im Rahmen des Projekts „Jülich High Brillant Source“ (HBS) wurde in enger Zusammenarbeit zwischen den Instituten JCNS, IKP und ZEA-1 eine Target-Moderator-Reflektor-Einheit (TMR) der experimentellen Teststation für eine Hochstrombeschleuniger-getriebene Neutronenquelle (HiCANS) entworfen und aufgebaut.
In seinem Vortrag präsentiert Dr. Romuald Hanslik die Herausforderungen und Erfahrungen während der Entwicklungs-, Konstruktions- und Aufbauphase der Target-Moderator-Reflektor-Einheit (TMR).
Hintergrund
Mit Neutronen können aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften fast alle Arten von Materie an speziellen Neutroneninstrumenten untersucht werden. Dies macht sie zu einer idealen Sonde.
Als Pendant zu den existierenden Neutronenquellen wie Forschungsreaktoren oder Spallationsquellen werden beschleunigergetriebene, kompakte Neutronenquellen (sog. HiCANS High-Current Accelerator-driven Neutron Sources) mit niedriger Energie weltweit als die nächste Generation von Neutronenquellen angesehen.
In seinem Vortrag entmystifiziert Mikhail Votinov die neurobiologischen, psychologischen und umweltbedingten Auslöser, die aggressives Verhalten beim Menschen auslösen. Das Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin erforscht die vielfältigen Ursachen von Aggressionen: von den hormonellen Schwankungen bis hin zu den Schaltkreisen des Gehirns. Er sowie seine Kolleginnen und Kollegen erlangen mithilfe modernster Techniken neue Einblicke in das Verständnis dieser starken Emotionen und Verhaltensweisen.
Was wird präsentiert
Gemeinsam mit Kollegen von der RWTH Aachen und der Universität Bonn forschen Jülicher Wissenschaftler:innen daran, die vielfältigen Vorzüge der Lupine zu nutzen und einen Mehrwert für Landwirte und die Umwelt zu schaffen. In seinem Vortrag teilt Thomas Classen aus dem IBG-1: Bioorganische Chemie spannende Einblicke in die Welt der Naturstoffe und ihre vielseitige Anwendung. Während Lupinen vielleicht bereits als Augenweiden in Ihrem Garten dienen, schlummert in ihnen noch weitaus mehr Potential.
Hintergrund
Lupinen sind vielseitige Blühpflanzen, die auf allen Kontinenten heimisch sind. Ihre Vorteile sind beeindruckend: Sie bereichern den Boden mit Stickstoff und machen Phosphor zugänglich. Doch das ist noch nicht alles. Aus Lupinen lassen sich wertvolle Proteine gewinnen und in den Bitterlupinen finden sich darüber hinaus nützliche Alkaloide.
Was wird präsentiert
Dr. Christian Rolf zeigt in seinem Vortrag, warum der Asiatische Monsun ein wichtiges Zirkulationssystem ist, welches das Klima auf der Nordhemisphäre durch den Transport von verschmutzten Luftmassen beeinflusst. Diesen Einfluss und die Transportprozesse der Luftmassen zu untersuchen, war das Ziel der Messkampagne PHILEAS.
Hintergrund
Rolf zeigt spannende Einblicke in den Ablauf der PHILEAS Flugzeug Messkampagne. Denn ein Forschungsflugzeug mit all seinen komplexen Messinstrumenten zu betreiben, erfordert ein Zusammenspiel von verschiedenen Disziplinen. Die technischen, aber auch die logistischen Herausforderungen müssen gemeistert werden, um schließlich sinnvolle Messungen in der Atmosphäre zu realisieren und wissenschaftliche Aussagen zu treffen.
Was wird präsentiert
Harald Lange, Leiter des Geschäftsbereichs Planen und Bauen, gibt einen kompakten Einblick in Zwänge und Möglichkeiten, aber auch Chancen des Planens und Bauens auf dem Campus Jülich und die spezifischen Themen des Forschungszentrums.
Hintergrund
Es geht immer um große Summen und deren nicht geplante Steigerungen, es geht immer um Zeitverzögerungen und deren Einfluss auf die Arbeitsfähigkeit der Wissenschaft. Es geht um Sanierungsstau und Energieeffizienz, um Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit. Es geht aber genauso um die Deckung dringender Bedarfe, wie um Repräsentation und Leuchttürme. Regularien, Vorschriften, Gesetze, aber auch die Menge der zu Beteiligenden werden kontinuierlich mehr. Komplexität und Aufwand nehmen seit Jahren zu. Diese Entwicklung steht im deutlichen Gegensatz zu den Forderungen, aber auch der drängenden Notwendigkeit nach optimierter Wirtschaftlichkeit und zügiger Projektrealisierung.
Was wird präsentiert
Ein computergestützter Ansatz zur Entdeckung von langlebigen Membranmaterialien für Brennstoffzellen und Wasserelektrolyseure. Von der Untersuchung der relevanten Degradationsmechanismen, über die automatisierte Stabilitätssimulation von tausenden Molekülen, bis zur experimentellen Validierung der Vorhersagen.
Hintergrund
Um den immensen Bedarf für leistungsfähige und erneuerbare Energieträger zu bedienen, sind fortschrittliche Energiematerialien der nächsten Generation nötig. Die Menge an potenziellen Materialien ist allerdings enorm, so gibt es mehr theoretisch mögliche Moleküle als es Atome im Universum gibt. Experimentelle Untersuchungen sind sehr aufwendig und können daher nur einen kleinen Teil der möglichen Materialien abdecken. Computerchemische Simulationen können um Größenordnungen schneller als ein Experiment sein und so die Suche nach den Energiematerialien von morgen signifikant beschleunigen.
Die Werkfeuerwehr ist an 365 Tagen, 7 Tage die Woche, 24 Stunden auf dem Campus präsent um die Sicherheit zu gewährleisten.
Neben der Kernaufgabe, die anfallenden Einsätze professionell abzuarbeiten, ist es die Aufgabe der Feuerwehr, viele Arbeiten im Hintergrund durchzuführen. Dazu zählt es beispielsweise, umfangreiche Ausbildungen durchzuführen und die Einsatzmittel einsatzbereit zu halten. Ebenso gibt es verschiedene Dienstleistungen, die durch das Personal der Werkfeuerwehr durchgeführt werden.
Der Vortrag der Kolleg:innen von der Werksfeuerwehr gibt einen tieferen Einblick in den Feuerwehr-Alltag.
Die Untersuchung von Geschlechtsunterschieden ist ein zentrales Thema in der Psychologie und den Neurowissenschaften. Ältere Studien deuteten darauf hin, dass es Unterschiede im Verhalten und der kognitiven Leistung zwischen Männern und Frauen geben könnte. Jedoch zeigen aktuellere Forschungsergebnisse, dass eindeutige geschlechtsspezifische Unterschiede in der Struktur und Funktion des Gehirns nicht existieren. Anders ausgedrückt, es gibt kein "typisch männliches" oder "typisch weibliches" Gehirn.
In ihrem Vortrag stellt Dr. Susanne Weis die Ergebnisse aktueller Studien des Jülicher Institutes für Neurowissenschaften und Medizin vor. Dazu verwenden die Wissenschaftler:innen Methoden des maschinellen Lernens verwenden, um ein tieferes Verständnis für Geschlechtsunterschiede in Gehirn und Verhalten zu gewinnen. Ein Fokus liegt dabei auf der Berücksichtigung der individuellen Geschlechtsidentität zusätzlich zum biologischen Geschlecht sowie auf der Einbeziehung des dynamischen Einflusses von (Sexual-) Hormonen.
Böden, Flächenpotentiale aus der Rekultivierung, vielfältige Wirtschaft mit Bezug zur Bioökonomie, Spitzenforschung direkt vor der Haustür – im Rheinischen Revier gibt es einzigartige Voraussetzungen für biobasiertes Wirtschaften. BioökonomieREVIER entwickelt diese Potentiale mit vielen regionalen Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft. Dadurch entsteht eine inzwischen europaweit sichtbare Modellregion für Nachhaltige Bioökonomie.
In seinem Vortrag stellt Dr. Christian Klar vom Jülicher Institut für Pflanzenwissenschaft das BioökononmieREVIER vor.
Angesichts des drohenden Klimawandels und der Knappheit von Ressourcen ist es von großer Bedeutung, den hohen Energieverbrauch konventioneller Halbleiterchips zu reduzieren und zu diesem Zweck neuartige Materialien, Konzepte und Architekturen zu entwickeln. Die Wissenschaftler:innen am Jülicher Institut für Elektronische Materialien (PGI-7) lassen sich vom menschlichen Gehirn inspirieren, in welchem es keine Trennung von Rechenoperation und Datenspeicherung gibt, Abläufe nicht durch eine Systemuhr getaktet werden und dadurch Aufgaben energiesparend erledigt werden können. Eine Schlüsselrolle spielen dabei Memristoren, die eine Kombination aus Speicher und Widerstand darstellen. In diesen Memristoren wird die atomare Bewegung von Sauerstoffionen verwendet, um Informationen zu speichern und sogar Rechenoperationen direkt im Speicher durchzuführen.
In ihrem Vortrag berichtet Prof. Dr. Regina Dittmann darüber, wie das PGI-7 am Electronic Oxid Cluster diese atomaren Prozesse aufgeklärt hat und wie daraus im Rahmen des Strukturwandelsprojekts "NEUROTEC" energieeffiziente Computerchips für die Künstliche Intelligenz von morgen entwickelt werden.
Der Einmarsch Russlands in die Ukraine stellt eine Zäsur in der jüngeren Geschichte Europas dar. Er hat die Abhängigkeit der deutschen Energiewirtschaft von Rohstoffimporten, insbesondere aus Russland, bis zum Beginn des Krieges offenbart. Die Energiepreise in Deutschland sind im vergangenen Jahr spürbar gestiegen. Da die meisten deutschen Haushalte mit Erdgas oder Heizöl beheizt werden, ist eine große Zahl von Haushalten von den Energiepreissteigerungen betroffen. Dr. Hawal Shamon (IEK-STE) stellt in seinem Vortrag die Ergebnisse einer empirischen Vorher-Nachher-Untersuchung unter deutschen Haushalten vor. Darin wird untersucht, inwieweit sich der Energiepreisanstieg auf energiesystemrelevante Konzepte (z. B. Energieverhalten, Energiearmut) in Deutschland ausgewirkt hat. Zu diesem Zweck wurden am Jülicher Institut für Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE) Primärdaten einer im Januar 2022 durchgeführten und im Dezember 2022 wiederholten Online-Befragung zur Wärmeversorgung von Haushalten analysiert.
Joschka Neumann vom ZEA-1 gibt in seinem Vortrag einen Einblick in die Entwicklung und den Bau des Projektes AGRASIM. Gemeinsam mit dem IBG-3 entwickelt und baut das ZEA-1 die Versuchsanlage AGRASIM („Agricultural Food Production Simulator Platform“) auf dem Campus des Forschungszentrum Jülich vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Weltbevölkerung bei gleichzeitiger Abnahme von Anbauflächen. Mithilfe dieser weltweit einzigartigen Versuchsanlage sollen im IBG-3 landwirtschaftliche Anbau- und Managementstrategien auf kombinierter experimenteller und numerischer Simulation entwickelt werden.
Ein europäischer Quantencomputer mit 1000 Qubits – so lautet das ehrgeizige Zielt des EU-Projektes OpenSuperQplus. Die Koordination der 28 Partner aus 10 Ländern liegt in den Händen des Forschungszentrums Jülich. Erste konkrete Anwendungen sind auf dem Gebiet der Quantensimulation für die chemische Industrie und die Materialwissenschaften sowie in der Lösung von Optimierungsproblemen und Aufgaben des maschinellen Lernens zu erwarten. In seinem Vortrag gibt Prof. Dr. Frank Wilhelm-Mauch, Direktor des Institutes für Quantum Computing Analytics (PGI-12) und Koordinator des Projekts, einen Einblick in die Forschungsarbeit.
Mikroorganismen werden in der Biotechnologie für vielfältige Aufgaben eingesetzt und immer weiter optimiert. Die Erzeugung neuer genetischer Varianten ist bislang ein stark manuell geprägter, kleinschrittiger Arbeitsablauf. Um dies zu beschleunigen, zu standardisieren und zu optimieren wird im IBG-1 ein automatisiertes Labor genutzt. Dr. Julia Tenhaef erklärt wie das Labor funktioniert, gibt Einblicke in die Robotik und zeigt, welche Aufgabe automatisiert werden und wie dies in der Stammentwicklung hilft.
Anfang März hat die Leopoldina ein Diskussionspapier veröffentlicht. Unter dem Titel „Den kritischen Zeitpunkt nicht verpassen“ stellen die Autoren der Nationalen Akademie der Wissenschaft, darunter der Forschungszentrums-Vorsitzende Prof. Wolfgang Marquardt, heraus, dass der „kritische Zeitpunkt, an dem Deutschland und Europa die Voraussetzungen für eine Erreichung der Pariser Klimaziele schaffen können, bald verstrichen“ ist. Das Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW) ist eines der Institute am Forschungszentrum Jülich, die dafür arbeiten, dass wir den kritischen Zeitpunkt nicht verpassen. Wann oder was genau dieser kritische Zeitpunkt aus Sicht des INW ist, welche Rolle das Institut und der Wasserstoff dabei spielen können – darüber spricht INW-Referent Guido Jansen in seinem Vortrag.