Helmholtz-Gemeinschaft Geschaeftsbericht 2015

Energie I Erde und Umwelt I Gesundheit I Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr I Materie I Schlüsseltechnologien 35 PSEUDOTEILCHEN WANDERN DURCH PHOTOAKTIVES MATERIAL Prozesse, die Licht in speicherbare Energie umwandeln, können wesentlich zu einer nachhaltigen Energiever- sorgung beitragen. Einen wichtigen Schritt dahin haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie aufge- klärt: Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Fritz-Haber- Instituts Berlin und der Aalto University in Helsinki, Finnland, untersuchten sie die Bildung von sogenannten Polaronen in Zinkoxid. Diese Pseudoteilchen wandern durch das photoaktive Material, bis sie an einer Grenzschicht in elektri- sche oder chemische Energie umgewandelt werden. REFLEXIONSARME FLÜGEL MACHEN SCHMETTERLINGE FAST UNSICHTBAR Der Effekt ist vom Handy bekannt: In der Sonne spiegelt das Display, man erkennt fast nichts mehr. Abhilfe könnte vom Vorbild Natur kommen: Die durchsichtigen Flügel des Glasflügel-Schmet- terlings reflektieren kaum Licht. Dadurch ist der Schmetterling für Fressfeinde beinahe unsicht- bar. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie fanden heraus, dass unregelmäßige, säulenförmige Nanostrukturen auf der Oberfläche des Schmetterlingsflügels die geringe Reflexion bewirken. In theoretischen Experimenten konnten sie den Effekt nachvollziehen. REGULATION VON STAMMZELLEN DURCH MIKROSTRUKTURIERTE POLYMEROBERFLÄCHEN Am HZG-Institut für Biomaterialforschung wurde eine Polymeroberfläche mit unterschiedlichen Mikrovertiefungen entwickelt, die die Eigenschaften und Funktionen von Stammzellen regulieren kann. Im Gegensatz zur run- den unterstützt eine quadratische Strukturierung bei humanen mesenchy- malen Stammzellen (Vorläuferzellen des Bindegewebes) sowohl die Zelltei- lung und den Gewebeaufbau als auch deren Entwicklung in Knochenzellen. Diese Ergebnisse liefern nützliche Informationen für das Design medizini- scher Implantate zur Förderungen der körpereigenen Geweberegeneration. Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung (HZG) Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Karlsruher Institut für Technologie (KIT) An dem photoaktiven Material Zinkoxid untersuchten Wissen- schaftler die Bildung und Bewegung von sogenannten Polaronen. Bild: Patrick Rinke/ Aalto University Die räumliche Organisation der Stammzelle entsprechend der Geometrie der Mikrovertiefung (links) hat Einfluss auf zelluläre Prozesse, wie hier rechts die Dichte der Knochenzellbildung. Bild: HZG Im Gegensatz zu anderen durch- sichtigen Flächen reflektieren die Flügel des Glasflüglers (lat.: Greta oto) kaum Licht. Bild: KIT/Radwanul Hasan Siddique während der Lebensspanne kann dies nur mithilfe von Hoch- leistungsrechnern erreicht werden. Key Technologies for the Bioeconomy Das Programm fokussiert auf die Entwicklung von Zukunfts- technologien zur Umsetzung der Ziele nachhaltiger Bioöko- nomie. Die Arbeiten zur industriellen Biotechnologie konzen- trieren sich auf die biobasierte Produktion von Chemikalien, Pharmazeutika und Proteinen durch mikrobielle und enzyma- tische Prozesse. Die Pflanzenwissenschaften liefern Beiträge zur Verbesserung pflanzlicher Biomasse und zur Produktion von pflanzenbasierten Chemikalien und Wertstoffen. Technology, Innovation and Society Das Programm umfasst die systematische Erforschung der vielfältigen Schnittstellen zwischen Technologie, Innovation und Gesellschaft mit dem Ziel, Entscheidungen in Politik, Wirt- schaft und Gesellschaft zu unterstützen. Dazu werden Kom- petenzen in der Energiesystemanalyse, Technikfolgenabschät- zung und Politikberatung zusammengeführt.

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