-
Nachrichten
Nachrichten
Geowissenschaften
Starkregen-Vorsorge
Starkregen überflutet Straßen, lässt Tiefgaragen volllaufen und kann Schlammlawinen auslösen. So verursacht er oft erhebliche Schäden und gefährdet Menschen. Forschende aus Jülich und Hannover haben Methoden entwickelt, mit denen sich die Gefährdung von Kommunen durch Starkregen detailliert einschätzen lässt. Für das Bundesland Hessen haben sie ein digitales Informationssystem inklusive entsprechender Karten erstellt. Gemeinden, Ministerien und auch Privatpersonen können damit effiziente Vorsorgemaßnahmen ergreifen.
– Institut für Bio- und Geowissenschaften –
Nachgefragt
Quantenstrategie mit System
Die Helmholtz-Gemeinschaft hat im März 2020 eine Quantenstrategie veröffentlicht. Der Jülicher Vorstandsvorsitzende Prof. Wolfgang Marquardt koordiniert den Helmholtz-Forschungsbereich Schlüsseltechnologien.
Herr Marquardt, worum geht es bei der Strategie?
Helmholtz beschäftigt sich mit vielen Aspekten der Quantentechnologien. Mit der Strategie bündeln wir unsere Kompetenzen und setzen uns klare Ziele, die wir innerhalb von sieben Jahren erreichen wollen. Gutachter haben das Konzept, gerade auch wegen seines systemischen Ansatzes, sehr gelobt.
Welche Ziele sind das?
Wir wollen nicht nur grundlegende Fragen klären, sondern auch gemeinsam mit unseren Partnern konkrete Technologien entwickeln, wie einen Quantencomputer und Komponenten für Quantenkommunikation. Wissenschaft und Wirtschaft müssen dazu in neuen Formaten zusammenarbeiten. Genau diese Ziele finden sich auch im Zukunftspaket der Bundesregierung – ein wichtiges Signal.
Was kann Jülich dazu beitragen?
Jülich ist breit aufgestellt, gerade im Quantencomputing. Wir arbeiten an verschiedenen Arten von Qubits, den Speicherelementen eines Quantenrechners, entwickeln aber auch ganze Systeme – etwa einen Quantencomputer gemeinsam mit deutschen und europäischen Partnern.
Die Fragen stellte Christian Hohlfeld.
Ein ausführliches Interview finden Sie unter:
fz-juelich.de/quanten-realitaet
0Batteriespeicher
… standen Ende 2019 in deutschen Privathaushalten, um überschüssigen Strom aus Photovoltaikanlagen zu speichern. Das bedeutet einen Zuwachs um 48 Prozent gegenüber 2018. Die Gesamtkapazität der Speicher hat sich um 53 Prozent auf 1.420 Megawattstunden erhöht, wie eine Analyse von Forschenden aus Jülich und Aachen zeigt. Das entspricht dem jährlichen durchschnittlichen Stromverbrauch von 350 Vierpersonenhaushalten. Bei der Kapazität von stationären Großbatteriespeichern, die vorrangig zur Stabilisierung der Stromnetze eingesetzt werden, gab es ebenfalls ein deutliches Plus.
– Institut für Energie- und Klimaforschung –
Klimaforschung
Ozonverlust über der Arktis
In diesem Winter sind die Ozonverluste in der Stratosphäre über der Arktis größer ausgefallen als in den vergangenen Jahren. Ursache waren vor allem die besonders niedrigen Temperaturen in der Stratosphäre, wie Berechnungen von Jülicher Klimaforschenden ergaben. Zudem war der arktische Polarwirbel in diesem Jahr außergewöhnlich lange stabil, sodass der Ozonabbau über einen längeren Zeitraum stattfand.
– Institut für Energie- und Klimaforschung –
Elektronenmikroskopie
Ausgezeichnet: Prof. Knut Urban
Für die Weiterentwicklung der Elektronenmikroskopie erhielt Prof. Knut Urban, Seniorprofessor der Jülich Aachen Research Alliance (JARA), den Kavli-Preis für Nanowissenschaften zusammen mit Prof. Harald Rose, Prof. Maximilian Haider und Prof. Ondrej Krivanek. Die Arbeit der Forscher bildete die Basis für eine neue Generation von Höchstpräzisionsgeräten, die es erlaubt, Materialien mit atomarer Auflösung abzubilden und zu untersuchen. Der Kavli-Preis ist mit einer Million Dollar dotiert.
– Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen –
Informationstechnik
Künstliche Synapsen nach Maß
Weltweit arbeiten Wissenschaftler an energieeffizienten Computern, die sich an der Funktionsweise des menschlichen Gehirns orientieren. Sie setzen dabei auf Bauelemente, die lernfähig sind – ähnlich wie die Synapsen menschlicher Nervensysteme. Forschende der Jülich Aachen Research Alliance (JARA) und des Technologiekonzerns Heraeus haben nun herausgefunden, wie sich die Schalteigenschaften dieser sogenannten memristiven Elemente gezielt beeinflussen lassen: Entscheidend sind kleinste stoffliche Unterschiede, so gering, dass sie von der Fachwelt bisher übersehen wurden.
– Peter Grünberg Institut –
Bei memristiven Elemente lässt sich die Stärke der elektrischen Übertragung analog verändern, indem eine Spannung angelegt wird. In sogenannten Elektrochemischen Metallisiserungszellen (ECM) bildet sich zwischen den beiden äußeren metallischen Schichten ein metallisches Filament aus. Dadurch verkürzt sich effektiv der Abstand zwischen den beiden Schichten, was die Leitfähigkeit erhöht. Durch Spannungspulse mit umgekehrter Polarität lässt sich das Filament wieder einschrumpfen, bis die Zelle ihren Anfangszustand erreicht.
Synapsen, die Verbindungen zwischen den Nervenzellen, haben die Eigenart, Signale unterschiedlich stark zu übertragen, wenn sie schnell hintereinander durch ein elektrisches Signal erregt werden. Unter anderem erhöht sich durch die wiederholte Aktivität die Konzentration an Kalzium-Ionen, so dass mehr Botenstoffe ausgeschüttet werden. Andere Effekte sorgen je nach Aktivität für langfristige, strukturelle Umformungen, die die Stärke der Übertragung für einige Stunden und möglicherweise sogar lebenslang beeinflussen.
Bessere Sicht auf Nervenfasern
Eine neue Methode macht die Verläufe von Nervenfasern im Gehirn auch dort mikrometergenau und detailliert sichtbar, wo sich die Fasern kreuzen. Das hilft, die Struktur und Funktionsweise des Gehirns besser zu verstehen. Mit der Methode werden Hirnschnitte per Lichtmikroskop durchleuchtet und die Lichtstreuung analysiert. Aufwendige Simulationen auf Supercomputern halfen den Forschenden aus Jülich, Groningen und Florenz bei der Entwicklung der Methode.
– Institut für Neurowissenschaften und Medizin –
Fehler verbessern Speicher
Daten könnten künftig in Form winziger Magnetwirbel gespeichert werden – sogenannter Skyrmionen. Noch existieren entsprechend leistungsfähige und energiesparende Chips nur als Konzept. Computersimulationen von Jülicher Physikern haben nun einen ungewöhnlichen, aber nützlichen Effekt gezeigt: Materialdefekte verbessern die Leistung einer speziellen Art dieser Datenspeicher. Defekte sind normalerweise bei nanoelektronischen Bauteilen unerwünscht.
– Peter Grünberg Institut/Institute for Advanced Simulation –
Bilder: Forschungszentrum Jülich, Forschungszentrum Jülich/R. Limbach, Forschungszentrum Jülich/M. Menzel, Piyawat Nandeenopparit