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Festschrift der Helmholtz-Gemeinschaft

119 DIE ANWENDUNG: WIE SCHLÜSSELTECHNO- LOGIEN DAS LEBEN VERBESSERN Wie aktuell die zentralen Themen des Forschungsbe- reichs sind, zeigt ein Blick in die Medien. Fast kein Tag vergeht, an dem nicht ein Artikel über Super- computing, das Management und die Analyse von Big Data, die Potenziale der Nanotechnologien oder der Bioökonomie erscheinen: Tatsächlich tun sich verheißungsvolle Perspektiven auf, denn bald könn- ten neue Werkstoffe Leben retten; angesichts der wachsenden Weltbevölkerung und der Übernutzung natürlicher Ressourcen werden in der Bioökonomie Konzepte erarbeitet, die helfen, biologische Ressour- cen zu optimieren oder die Nahrungsmittelproduk- tion nachhaltig und mit bio-basierten Rohstoffen neu zu gestalten. Die Schlüsseltechnologien haben in anderen Bereichen bereits zu Durchbrüchen geführt: Im Flugzeugbau etwa werden schon längst beson- ders leichte Materialien eingesetzt, die aus der Mate- rialforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht stammen. In den kommenden Jahren sollen die her- kömmlichen Nieten am Flugzeugrumpf durch ein spezielles Verfahren des Laserstrahlschweißens ersetzt werden. Durch dieses Verfahren können ein- zelne Bauteile direkt miteinander verbunden werden, was zu einer deutlichen Kosten- und Gewichtser- sparnis führt. Energie wiederum kann mit Hilfe von Nanopartikeln eingespart werden, wie Forscher am KIT gezeigt haben: Sie entwickelten Nanoparti- kel, welche Oberflächen so verbessern, dass sich die Reibung im Wasser verringert und beispielweise Schiffe weniger Energie brauchen. Der Forschungsbereich Schlüsseltechnologien spannt heute einen großen Bogen von der Nanowis- senschaft und Mikrosystemtechnik über die Lebens- wissenschaften sowie die Natur- und Ingenieur- wissenschaften bis hin zu den Makrowelten. Die Wissenschaftler der Helmholtz-Gemeinschaft for- schen dabei gleichermaßen an den Grundlagen wie an der konkreten Anwendung. Dabei entstehen für die Forscher an den Schnittstellen zu anderen Bereichen wie der Gesundheitsforschung, Energie- produktion und -speicherung, Mobilität, der Klima- forschung oder Meersforschung permanent neue Themengebiete. Ein Effekt mit Nobelpreis Der Physiker Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich erhielt im Jahr 2007 gemeinsam mit Albert Fert den Nobelpreis in Physik. Die beiden Wissenschaftler wurden für ihre Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffekts (GMR) ausgezeichnet. Auf dem GMR-Effekt basiert die Lesefunktion des Schreib-Lese- Kopfes fast jeder Festplatte. Grünbergs Forschungen begründeten außerdem das Forschungsfeld der Spintronik in der Nanoelektro- nik. Heute gibt es das Peter Grünberg Institut am Forschungs- zentrum Jülich. Theoretisch und experimentell ausgerichtete For- schungseinheiten verbinden dort die Themen Festkörperphysik, Physik der dünnen Schichten, Ober- und Grenzflächen sowie Materialwissenschaften. In nanometerdünnen magnetischen Schichten treten magnetische Wir- bel auf. Die Magnetisierung im Kern dieser Wirbel lässt sich durch kurze Strompulse blitzschnell umschalten – ein Vorgang, den diese Computer- simulation zeigt. In miniaturisierten Datenspeichern der Zukunft könn- ten solche Strukturen als Bits fungieren. Foto: Forschungszentrum Jülich

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