Nachrichten - Fakultät NW (Uni Paderborn) http://nw.uni-paderborn.de Aktuelle Informationen der Fakultät NW (Universität Paderborn) de_DE Uni Paderborn Fri, 19 Jul 2019 00:03:08 +0200 Fri, 19 Jul 2019 00:03:08 +0200 Uni Paderborn news-10439 Mon, 15 Jul 2019 12:44:06 +0200 Ernährungsbildung an Kitas und Schulen https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/ernaehrungsbildung-an-kitas-und-schulen-1/ Paderborner Studie an Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft überreicht Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erhält Ergebnisse aus Paderborner Studie

Ein Bewusstsein für gesunde Ernährung zu entwickeln, erfordert bereits im Kindesalter umfassende Aufklärungsarbeit. Welche Grundlagen hierfür an deutschen Schulen und Kitas existieren, was Kinder dort zum Thema Ernährung lernen und wie Erzieher*innen und Pädagog*innen auf diese Aufgabe vorbereitet werden, war Untersuchungsgegenstand der Studie „Ernährungsbezogene Bildungsarbeit in Kitas und Schulen“ der Universität Paderborn. In der vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beauftragten Studie analysierte Ernährungswissenschaftler Prof. Dr. Helmut Heseker gemeinsam mit seinem Team Bildungspläne für die frühkindliche Bildung, Lehrpläne aller Schularten sowie Ausbildungsinhalte der Kita-Fachkräfte und Pädagog*innen. Am Freitag, 12. Juli, hat Heseker Bundesministerin Julia Klöckner im Rahmen einer Pressekonferenz in Berlin den Forschungsbericht offiziell übergeben.

„Der Grundstein für eine gesunde und ausgewogene Ernährung wird schon im Kindesalter gelegt. Daher ist es wichtig, dass in Kitas und Schulen die Ernährungsbildung stattfindet – im Unterricht und bei den Mahlzeiten. Wir haben diese Studie beauftragt, um zu sehen, was davon in Schulen und Kitas umgesetzt wird und wie die Fachkräfte auf Ihre Aufgabe vorbereitet werden. Wir sehen, hier ist noch Nachholbedarf, denn von einer flächendeckenden Ernährungsbildung kann noch lange nicht die Rede sein“, erklärt Klöckner. In ihrer Studie stellten die Paderborner Wissenschaftler fest, dass zwar das Thema Ernährung in den Bildungsplänen für Kitas und Schulen verankert ist, der Unterricht hierzu an weiterführenden Schulen jedoch nur anteilmäßig im Fach Biologie und im Wahlpflichtbereich stattfindet oder manchmal auch vollständig fehlt. Verbesserungsbedarf gebe es laut Heseker vor allem in der Ausbildung von Pädagog*innen. So seien in den entsprechenden Lehramtsstudiengängen die notwendigen ernährungsbezogenen Inhalte nicht immer vorhanden und stellten ebenso in der Ausbildung von Erzieher*innen lediglich ein Randthema dar. „Die Länder haben das Thema in ihren Lehr- und Bildungsplänen verankert, was ein wichtiger Schritt ist. Wir sehen jedoch, dass die Fachkräfte in Kitas und Schulen in ihrer Ausbildung zumeist unzureichend auf diese Aufgabe vorbereitet werden“, verdeutlicht Heseker.

Neben der Feststellung, dass Lehrbücher im Zusammenhang mit dem Thema Ernährung häufig fachliche Mängel aufweisen, fiel Heseker mit seinem Team ebenso auf, dass Lehramtsstudiengänge mit umfassenden ernährungsbezogenen Inhalten nicht in allen Bundesländern angeboten würden. Bundesministerin Klöckner betont: „Bildung ist Ländersache. Das ist gut so und soll auch so bleiben. Der Bund kann hier unterstützen, indem er konkrete Angebote macht. Das setze ich jetzt mit dem Bundeszentrum für Ernährung um“.

Das Bundeszentrum für Ernährung (BZfE) verfügt bereits über moderne sowie aktuelle Lehrmaterialien und entwickelt das Angebot stetig fort. Gemeinsam mit dem BZfE erarbeitet das BMEL ein Konzept zur Ausweitung der Lehrerfortbildung, bei dem auch die Länder einbezogen werden. Das Nationale Qualitätszentrum für Kita und Schule (NQZ), das im Zuge dessen vom BMEL ausgebaut wird, unterstützt bereits die Ernährungsbildung und Verpflegungsqualität im „Gute-Kita-Gesetz“.

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news-10406 Fri, 14 Jun 2019 14:04:15 +0200 Beitrag zur Energiewende https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/beitrag-zur-energiewende/ BMBF: Untersuchung von Sonnenlicht als Energiequelle für Wasserstoff-Autos Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert Chemiker mit einer Million Euro für die Untersuchung von Sonnenlicht als Energiequelle für Wasserstoff-Autos

„Eine der größten Herausforderungen unserer Zeit besteht darin, die gesellschaftlichen Bedürfnisse an Mobilität und Energieversorgung zu decken, ohne dabei klimaschädliche Stoffe zu erzeugen“, erklärt Prof. Dr. Matthias Bauer vom Department Chemie der Universität Paderborn. „Das beinhaltet auch die Schonung fossiler Ressourcen, die durch andere, regenerative Energieträger ersetzt werden müssen“, so der Wissenschaftler weiter. Eine umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Treibstoffen ist beispielsweise Wasserstoff, der als Antrieb für Elektroautos genutzt werden kann. „Allerdings sind die für eine klimafreundliche Gewinnung von Wasserstoff notwendigen Prozesse bisher kaum erforscht worden und mögliche Technologien weitestgehend unausgereift“, so Bauer. Der Chemiker leitet ein neues Forschungsprojekt, das jetzt dessen Erzeugung durch den Einsatz von Sonnenlicht untersucht. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit rund einer Million Euro gefördert.

Unbegrenzt verfügbare Energie

Bauer: „Wasserstoff, erzeugt durch unbegrenzt verfügbares Sonnenlicht, ist ein hocheffizienter Energieträger. Er kann zusammen mit Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt werden. Die dazu eingesetzten Brennstoffzellen erlangen im Moment große Aufmerksamkeit als Alternative zum klassischen Elektroantrieb. Als Abfallprodukt entsteht nur Wasser, aus dem mithilfe von Katalysatoren wiederum Wasserstoff gewonnen werden kann.“

Um solche chemischen Prozesse zu verbessern, die durch die Energie des Sonnenlichts ermöglicht werden, müssen hochkomplexe Techniken angewandt werden. „Diese stehen an Teilchenbeschleunigern, auch Hochleistungs-Photonenquellen genannt, zur Verfügung. Da die Reaktionen im Bereich einer milliardstel Sekunde und zum Teil noch schneller ablaufen, müssen die Methoden am Synchrotron PETRA III in Hamburg weiterentwickelt werden, um in diesen Zeitbereich vorzustoßen“, sagt Bauer und ergänzt: „Dann lassen sich molekulare Filme von der Bildung des Wasserstoffs drehen, mit deren Hilfe solche Prozesse verbessert werden können“.

Nachhaltigkeit hat höchste Priorität

Bisher kommen für solche Reaktionen nur Edelmetalle wie Platin zum Einsatz.  „Diese Metalle werden allerdings in absehbarer Zeit knapp. Hinzu kommt, dass deren Gewinnung die Umwelt belastet“, erklärt Bauer. Die Paderborner und Hamburger Wissenschaftler wollen deshalb noch einen Schritt weiter gehen: „Mit der Nutzung von unedlen Metallen wie Eisen können wir die Nachhaltigkeit solcher Reaktionen stark erhöhen“, so der Chemiker. Bis zur Konkurrenzfähigkeit der edelmetall-freien Systeme werde es zwar noch dauern, aber „mit den jetzt bewilligten Mitteln können wir diesem Ziel ein gutes Stück näher kommen“, ist sich Bauer sicher. Das Projekt läuft bis 2022. Erste Ergebnisse werden für 2020 erwartet.

Prof. Dr. Matthias Bauer; Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10404 Wed, 12 Jun 2019 11:45:56 +0200 Paderborner Professor ist neuer Vorsitzender der Deutschen Flüssigkristall-Gesellschaft https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/paderborner-professor-ist-neuer-vorsitzender-der-deutschen-fluessigkristall-gesellschaft/ Prof. Dr. Heinz Kitzerow vom Department Chemie der Universität Paderborn wurde kürzlich zum Vorsitzenden der Deutschen Flüssigkristallgesellschaft (DFKG) gewählt. Die DFKG fördert die Erforschung von Flüssigkristallen, geordneten Flüssigkeiten, die sowohl in der Natur als auch in technischen Geräten eine wichtige Rolle spielen. Ihre derzeit bekannteste Anwendung ist die Verwendung als elektrisch adressierbare optische Filter in Flachbildschirmen, sogenannte Liquid Crystal Displays. Neben zahlreichen weiteren optischen Anwendungen besitzen Flüssigkristalle z. B. auch eine hohe Bedeutung für die Struktur lebender Organismen, für die Entwicklung künstlicher Muskeln, als höchststabile Fasern oder Lösungsmittel mit ungewöhnlichen Eigenschaften, als selbstorganisierte Schablone für neuartige Nanomaterialien oder als Modell für physikalische Phänomene, die in anderen Systemen nur unter extremen Bedingungen bzw. auf schwer zugänglichen Längen- oder Zeitskalen stattfinden.

Die DFKG, eine Arbeitsgemeinschaft der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, soll als Forum für den fächerübergreifenden wissenschaftlichen Austausch von Forschungsergebnissen dienen und die Zusammenarbeit der in Forschung und Anwendung tätigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fördern. Dies geschieht insbesondere durch die regelmäßige Veranstaltung von Konferenzen, durch Öffentlichkeitsarbeit und durch die Vergabe von Forschungspreisen.

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news-10398 Wed, 29 May 2019 13:40:48 +0200 DFG-Projekt: Meta-Oberflächen für die Veränderung von Lichteigenschaften https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/dfg-projekt-meta-oberflaechen-fuer-die-veraenderung-von-lichteigenschaften-1/ Universität Paderborn und Beijing Institute of Technology kooperieren Universität Paderborn und Beijing Institute of Technology kooperieren

Verschlüsselte Kommunikation durch die Manipulation von Licht: Neuste Erkenntnisse auf dem Gebiet der Photonikforschung sollen das bald möglich machen. Um optische Eigenschaften – also die Ausbreitung und Übertragung des Lichts – gezielt zu verändern, sollen künftig sogenannte Meta-Oberflächen zum Einsatz kommen. Das sind künstliche Bauelemente, die die Eigenschaften von Lichtwellen beeinflussen können. Allerdings sind diese Materialien für einen industriellen und effizienten Einsatz bisher nicht ausreichend erforscht worden. Um das zu ändern, untersuchen Wissenschaftler der Universität Paderborn und des Beijing Institute of Technology, China, jetzt in einem gemeinsamen Forschungsprojekt, wie deren Effizienz verbessert werden kann. Darüber hinaus wollen die Physikerinnen und Physiker Oberflächen mit Nanostrukturen entwickeln, die gleich mehrere Eigenschaften des Lichts manipulieren können. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die National Science Foundation of China (NSFC) unterstützen das auf zunächst drei Jahre ausgelegte Vorhaben mit rund 500.000 Euro.

Licht als Informationsträger

„Um im Rahmen der Quantenkommunikation die mittels Licht transportierten Daten abhörsicher zu machen und kodieren zu können, müssen die Eigenschaften des Lichts, das dabei verwendet wird, manipuliert werden. Dafür werden häufig traditionelle optische Bauelemente zusammen mit optoelektronischen Strahlformern eingesetzt, bei denen es um die Wechselwirkung von Licht mit Materie geht – ähnlich eines modernen Chips bei Digitalkameras. Diese Elemente sind allerdings nicht nur teuer, sondern auch groß“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Thomas Zentgraf vom Department Physik.

Sogenannte Metamaterialen, deren Oberflächen z. B. aus nanoskopischen Strukturen bestehen, ermöglichen diese Manipulation bereits in sehr dünnen Schichten. „Sie bestehen aus künstlich hergestellten Strukturen, deren optische, magnetische oder elektrische Eigenschaften in der Natur nicht vorkommen. Ihr Vorteil ist, dass sie Strahlung brechen und sogar ändern können“, so Zentgraf.

Nanostrukturierung zur Beeinflussung nichtlinearer Eigenschaften

Durch den Einsatz von moderner Nanotechnologie können Materialien fast bis auf atomarer Ebene strukturiert werden. Das wiederum macht sie zu synthetischen Metamaterialien, mit denen Lichtstrahlen auf kleinstem Raum geformt oder Frequenzen umgewandelt werden können. Mithilfe der Nanostrukturierung können inzwischen selbst nichtlineare Eigenschaften gezielt beeinflusst werden, was bislang mit traditionellen Ansätzen kaum möglich war. Dazu Zentgraf: „Nichtlineare Effekte treten dann auf, wenn äußere Elektronen intensiv ins Schwingen geraten. Dadurch können neue Frequenzen erreicht werden, ohne die eine gezielte Manipulation nicht möglich wäre.“

Zur Erhöhung der Funktionalität optischer Meta-Oberflächen untersuchen die Wissenschaftler jetzt das Problem der gleichzeitigen Modifikation von mehreren Strahlenparametern. Damit gemeint sind z. B. Änderungen der Polarisation (Schwingungsrichtung), Phase (Schwingungszustand) oder Amplitude (Schwingungsweite) einer Welle. Diese Parameter, die für die Informationscodierung und -übertragung genutzt werden können, bestimmen die Effizienz der Metamaterialien.

Die Physiker um Zentgraf planen sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen. In insgesamt vier Teilbereichen geht es u. a. um neue fundamentale Designmethoden, wie z. B. Deep Learning mittels neuronaler Netze für ein schnelleres Design, Multifunktionalität sowie die aktive Kontrolle von linearen und nichtlinear-optischen Effekten.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10381 Thu, 23 May 2019 13:18:01 +0200 Neuer Studiengang „Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft“ wird für das kommende Wintersemester vorbereitet https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/neuer-studiengang-ernaehrungs-und-hauswirtschaftswissenschaft-wird-fuer-das-kommende-wintersemester/ Für das Wintersemester 2019/20 bereitet die Universität Paderborn mit der „beruflichen Fachrichtung Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft“ ein weiteres attraktives Unterrichtsfach im Studienangebot für das Lehramt an Berufskollegs vor. Das Studium mit dem Abschluss Bachelor of Education (B. Ed.) ist zulassungsfrei, Bewerbung und Einschreibung werden voraussichtlich ab Juni möglich sein. Das Akkreditierungsverfahren läuft. Der neue Studiengang ergänzt das bestehende Angebot des Instituts für Ernährung, Konsum und Gesundheit für Lehrämter an Berufskollegs. Er kann mit einer Reihe anderer Fächer kombiniert werden.

Im Bachelorstudium „Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft“ werden Studierende auf eine Tätigkeit als Lehrerin und Lehrer an Berufskollegs für Berufe im hauswirtschaftlichen und lebensmittelverarbeitenden Bereich vorbereitet. Nach einem anschließenden Masterstudium können die Absolventen beispielsweise in den folgenden Bildungsgängen des Berufskollegs unterrichten: Berufsschule, Berufsfachschule, Fachschule, Fachoberschule, höhere Berufsfachschule, berufliches Gymnasium und in der Ausbildungsvorbereitung. Je nach Bildungsgang liegt der Studienschwerpunkt auf ernährungs-physiologischen, lebensmitteltechnologischen, haushaltswissenschaftlichen, wirtschaftswissenschaftlichen oder kaufmännischen Inhalten.

Aufbauender Masterstudiengang ebenfalls in Vorbereitung

Ein aufbauender Masterstudiengang „Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft“ mit dem Abschluss Master of Education (M. Ed.) wird an der Universität Paderborn für das Sommersemester 2022 vorbereitet. Um für den Vorbereitungsdienst für das Lehramt an Berufskollegs zugelassen zu werden, muss dieser Masterstudiengang absolviert werden.

Absolventen werden gute Einstellungschancen prognostiziert

Absolventen des Bachelor- und Masterstudiums „Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft“ haben laut Prognose des Ministeriums für Schule und Bildung des Landes NRW in den nächsten Jahren hervorragende Einstellungschancen – zumal sie in verschiedenen Bildungsgängen des Berufskollegs unterrichten können.

Die Struktur des Studiengangs an der Universität Paderborn versucht diese Vielfalt angemessen abzubilden. Das Studium der beruflichen Fachrichtung Ernährungs- und Hauswirtschaftswissenschaft ermöglicht eine breite, fundierte und anschlussfähige Ausbildung aus Sicht der Lebenswelt der Lernenden, der Berufswelt, der einschlägigen Fachwissenschaften, der Gesellschaftswissenschaften und der Fachdidaktik.

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news-10354 Wed, 24 Apr 2019 12:15:06 +0200 Internationale Konferenz zur Quantenoptik wird im Juni von der Universität Paderborn veranstaltet https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/internationale-konferenz-zur-quantenoptik-wird-im-juni-von-der-universitaet-paderborn-veranstaltet/ Die 26. „Zentraleuropäische Konferenz zur Quantenoptik 2019“ wird vom 3. bis 7. Juni erstmals in Paderborn ausgerichtet. Die 26. „Zentraleuropäische Konferenz zur Quantenoptik 2019“ wird vom 3. bis 7. Juni erstmals in Paderborn ausgerichtet. Veranstaltet wird die internationale Tagung vom Department Physik der Universität Paderborn unter Leitung von Prof. Dr. Christine Silberhorn. Die Konferenz, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt wird, findet jedes Jahr in einem anderen europäischen Land statt und bietet hochkarätigen Wissenschaftlern ein Forum für den fachlichen Austausch. An der Organisation sind außerdem Dr. Sonja Barkhofen, Jun.-Prof. Dr. Tim Bartley, Jun.-Prof. Dr Polina Sharapova sowie Dr. Jan Sperling, alle vom Department Physik, beteiligt. Erwartet werden rund 200 Teilnehmer.

Der Bereich der Quantenoptik befasst sich mit der Wechselwirkung von Licht und Materie sowie deren Einsatz in modernen Technologien. Das Team um Silberhorn beschäftigt sich mit neuartigen optischen Elementen und Methoden hinsichtlich ihrer Anwendungen in der Informationsverarbeitung und der Kommunikation.

Weitere Informationen unter: https://cewqo2019.uni-paderborn.de/

Text: Nina Reckendorf

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news-10352 Wed, 24 Apr 2019 12:04:23 +0200 3D-Technologien und Neurofeedback https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/3d-technologien-und-neurofeedback/ Wissenschaftler entwickeln Trainingsverfahren zur besseren Prothesensteuerung Wissenschaftler der Universität Paderborn entwickeln neues Trainingsverfahren, mit dem Prothesen besser gesteuert werden können

Wer durch einen Unfall oder krankheitsbedingt Gliedmaßen verliert, sieht sich mit einer Reihe von Einschränkungen konfrontiert. Orthopädische Hilfsmittel ermöglichen es, die Lebensqualität trotz Schicksalsschlag weitestgehend aufrechtzuerhalten: Durch den Einsatz von sogenannten Exoprothesen, die z. B. Arm, Bein oder Hand ersetzen, können Bewegungen durchgeführt werden, die für die Bewältigung des Alltags notwendig sind. Oftmals funktioniert die Steuerung der Prothesen allerdings nicht intuitiv, was für die Betroffenen teilweise mit erheblichen Anstrengungen verbunden ist. An der Universität Paderborn wurde daher im Rahmen eines Forschungsprojekts untersucht, wie das zentrale Nervensystem bei der Aneignung der Steuerungsprozesse das komplexe Zusammenspiel von Muskeln und Nerven lenkt. Die Ergebnisse, die aus der Zusammenarbeit der Trainings- und Neurowissenschaften mit der Angewandten Informatik hervorgegangen sind, sind in die Entwicklung eines Neurofeedbacksystems geflossen, mit dessen Hilfe Patienten bei der Aneignung der neuen Prozesse unterstützt werden sollen.

Bewegungsabläufe sind nicht intuitiv

„Nach einer Amputation sind viele Menschen nicht dazu in der Lage, die für die Steuerung der verschiedenen Prothesenbewegungen notwendigen Muskelkontraktionen durchzuführen, sprich die Muskeln entsprechend anzuspannen“, sagt Prof. Dr. Jochen Baumeister vom Bereich Trainings- und Neurowissenschaften des Paderborner Departments für Sport und Gesundheit. Der Wissenschaftler erklärt weiter: „Bei Vorgängen wie dem Öffnen und Schließen einer Prothese sind Muskeln aktiv, die schon vor der Amputation die gleichen Bewegungen gesteuert haben. Bei aktuellen Handprothesen sind das zum Beispiel zwei antagonistisch arbeitende Muskeln im Amputationsstumpf, die nach wie vor differenziert bewegt werden können. Soll die Prothese nun aber gedreht werden, müssen Patienten dafür beide Muskeln gleichzeitig anspannen, was eine Ko-Kontraktion und einen Moduswechsel bewirkt. Dieser Ablauf ist unnatürlich und die Steuerung der Prothese nicht intuitiv. Noch dazu erfordert die Aneignung langes Training“.

Um das zu ändern, untersuchen die Wissenschaftler die Vorgänge, die bei der Steuerung durch das zentrale Nervensystem – also zentralnervös – eine Rolle spielen. „Mögliche Gründe dafür, dass manche Patienten diese Steuerungsprozesse und Bewegungsmuster besser lernen als andere, können in der individuellen Aufmerksamkeitsfokussierung liegen. Möglich wären aber auch sensorische Verarbeitungsprobleme der Bewegungssteuerung im Zentralnervensystem“, sagt Dr. Dorothee Neuhaus, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Arbeitsgruppe Trainings- und Neurowissenschaft. Die Beantwortung der Frage soll als Grundlage für ein verbessertes Training dienen: „Sobald die für die zentralnervöse Steuerung wichtigen Vorgänge aufgedeckt worden sind, können Trainingsprozesse individualisiert und verbessert werden“, so Neuhaus.

Mit EMG- und EEG-Signalen zu besseren Ergebnissen

Verantwortlich für die Prothesensteuerung sind sogenannte EMG-Signale. Das sind Reize, die mittels der neurologischen Diagnostikmethode Elektromyografie (EMG) gemessen werden können und die die grundsätzliche Muskelaktivität steuern: „Die Signale entstehen bei allen Muskelbewegungen. Sie enthalten reproduzierbare und wiederkehrende Informationen über die durchgeführte Bewegung. Diese Daten können als Muster in einer Übungsphase trainiert und im Ergebnis als natürliche Bewegung wiedererkannt werden. Somit werden die Abläufe intuitiv und die Prothesensteuerung enorm vereinfacht“, erklärt Baumeister.  

Im Rahmen des Projekts wurden Menschen mit und ohne Amputationen darin trainiert, bestimmte Handbewegungen – sowohl natürlich als auch ungewohnt – zu erlernen und zu reproduzieren. Dabei wurden EMG- und EEG-Signale (ein Elektroenzephalogramm misst die elektrische Gehirnaktivität) aufgezeichnet. Dazu Baumeister: „Im Verlauf konnten wir die Gruppen in gute und schlechte ‚Lerner‘ aufteilen und so Erkenntnisse über zentralnervöse Aktivierungen gewinnen. Die EEG-Signale haben Aufschlüsse über die beteiligten Hirnregionen geliefert, während EMG-Daten Hinweise zu muskulären Aktivitäten gaben.“

Virtuelle Unterstützung beim Training

Damit Menschen mit Prothesen die Muster bestmöglich verinnerlichen, haben die Experten Prototypen für ein Neurofeedbacksystem entwickelt, das in das Training integriert wird – und zwar visuell. Laut Neuhaus werden dabei alltägliche Bewegungsabläufe virtuell trainiert, indem die Probanden mit ihrer Stumpfmuskulatur differenzierbare EMG-Signale produzieren, mit denen sie eine virtuelle 3D-Prothese steuern.  „Der Aneignungsprozess wird auf diese Weise nicht nur verbessert, sondern auch in seiner Dauer stark verkürzt. Mit der besseren Nutzung der Prothesen steigt dann letztendlich auch die Lebensqualität wieder an“, lautet das Fazit von Baumeister und Neuhaus.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10348 Tue, 16 Apr 2019 08:56:16 +0200 Zu viel Zucker für Kinder und Jugendliche https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/zu-viel-zucker-fuer-kinder-und-jugendliche/ Studie der Universitäten Paderborn und Bonn zeigt: Zuckerkonsum liegt über den Empfehlungen Konsum ist laut einer Studie der Universitäten Paderborn und Bonn rückläufig, liegt aber über den Empfehlungen

Heranwachsende sind besonders anfällig für eine hohe Zuckerzufuhr, da sie eine genetisch bedingte hohe Präferenz für süße Lebensmittel besitzen. Bis zum Eintritt ins Erwachsenenalter nimmt diese Vorliebe langsam ab. Forscher der Universitäten Paderborn und Bonn zeigen, dass die Zuckerzufuhr bei Kindern und Jugendlichen in Deutschland seit 2005 zwar rückläufig ist, aber weiterhin über den Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) liegt. Die Studie ist nun im „European Journal of Nutrition“ veröffentlicht worden.

Eine hohe Zuckerzufuhr wird mit einem höheren Risiko für verschiedene Krankheiten wie Zahnkaries, Übergewicht und Adipositas sowie Herzkreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. Aus diesem Grund begrenzte die Weltgesundheitsorganisation 2015 die Zufuhrempfehlung von freiem Zucker auf maximal zehn Prozent der Tagesenergieaufnahme. Seit 2018 schließt sich die Deutsche Gesellschaft für Ernährung dieser Empfehlung an. Mit freiem Zucker ist der Zucker in der Nahrung gemeint, der vom Hersteller oder bei der Zubereitung im Haushalt zugefügt oder der natürlich in Säften enthalten ist. Der Gesamtzucker berücksichtigt dagegen den kompletten Zuckergehalt eines Lebensmittels einschließlich des natürlich enthaltenen Zuckers.

Ein Team aus Wissenschaftlerinnen der Universitäten Paderborn und Bonn untersuchte den Zuckerkonsum von 1.312 Kindern und Jugendlichen im Alter von drei bis 18 Jahren. In den Jahren von 1985 bis 2016 wurden im Rahmen der DONALD-Studie (DOrtmund Nutritional and Anthropometric Longitudinally Designed Study) für diese Teilnehmer Drei-Tage-Wiegeprotokolle und damit auch der Anteil an freiem und Gesamt-Zucker erfasst.

Langzeituntersuchung an 700 Heranwachsenden

Bei der DONALD-Studie handelt es sich um eine Langzeituntersuchung zur Auswirkung der Ernährung auf den Menschen, die vom Land Nordrhein-Westfalen finanziert wird. Dieses Forschungsprojekt wird außerdem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) gefördert.

An der Studie nehmen derzeit 700 gesunde Kinder und Jugendliche teil. Bei den Probanden werden seit 1985 vom Säuglings- bis ins Erwachsenenalter in regelmäßigen Abständen detaillierte Daten zu Ernährung, Wachstum, Entwicklung, Stoffwechsel und Gesundheitsstatus erhoben. Seit Januar 2012 gehört die in Dortmund durchgeführte Langzeitstudie als Außenstelle zum Institut für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften (IEL) der Universität Bonn.

An der Auswertung der Zuckertrendanalysen arbeiteten Wissenschaftlerinnen der DONALD-Studie in Kooperation mit Prof. Dr. Anette Buyken von der Universität Paderborn. Insgesamt wurden 10.761 Drei-Tage-Wiegeprotokolle auf Alters- und Zeittrends in der Zuckeraufnahme untersucht. Demnach nahm die Zufuhr an freiem Zucker in den Jahren von 2005 bis 2016 leicht ab, lag aber immer in diesen Jahren im mittleren Wert noch bei über 16,3 Prozent der Tagesenergieaufnahme.

Vermutlich wird noch mehr Zucker verzehrt

„Auch wenn der Rückgang der Zuckeraufnahme bereits eine erfreuliche Entwicklung ist, liegt die Zufuhr noch weit über den Empfehlungen“, sagt Dr. Ute Alexy von der Universität Bonn, die die DONALD-Studie leitet. Da die Studienteilnehmer aus Familien mit einem hohen sozioökonomischen Status kommen, liege die Zuckerzufuhr in der Gesamtbevölkerung in Deutschland vermutlich noch deutlich höher. „Es reicht aber sicher nicht aus, weiter über die negativen Auswirkungen einer hohen Zuckerzufuhr aufzuklären. Vielmehr bedarf es einer abgestimmten Kombination von ernährungspolitischen Maßnahmen zur Verringerung des Zuckerzusatzes in unseren Lebensmitteln“, sagt die Paderborner Professorin Dr. Anette Buyken.

Außerdem hatte das Alter einen Einfluss auf den Konsum an Süßem: Der Anteil von Gesamtzucker an der Energiezufuhr nahm mit zunehmendem Alter ab. Dagegen hatten die jüngsten Probanden im Alter von drei bis vier Jahren die niedrigste Zufuhr an zugesetzten Zuckern. „Wir vermuten eine Verschiebung der Zuckeraufnahme aus natürlichen Quellen wie Obst und Fruchtsäften mit steigendem Alter hin zur verstärken Zuckeraufnahme aus Süßigkeiten, Getränken und gesüßten Milchprodukten“, sagte Ines Perrar, Doktorandin an der Universität Bonn. „Dies soll anhand weiterer Analysen untersucht werden.“ Die Wissenschaftlerinnen erforschen derzeit, ob der Rückgang des Verzehrs spezieller Lebensmittelgruppen für die Abnahme der Zuckeraufnahme verantwortlich ist und ob die Trendanalysen anhand der Nutzung eines Biomarkers bestätigt werden können.

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news-10338 Tue, 09 Apr 2019 10:00:03 +0200 Einsatz von Quantentechnologien in der Industrie https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/einsatz-von-quantentechnologien-in-der-industrie-1/ Gemeinschaftsforschung wird mit rund 10 Millionen Euro gefördert Gemeinschaftsforschung wird mit rund 10 Millionen Euro gefördert

Neueste Entwicklungen der Quantentechnologie für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen, ist das Ziel des groß angelegten Forschungsprojekts „MiLiQuant“. Konkret geht es dabei um miniaturisierte Lichtquellen für den industriellen Einsatz in Sensoren und sogenannten Imaging-Systemen. Das Vorhaben ist ein Gemeinschaftsprojekt der Unternehmen Q.ant, Zeiss, Bosch und Nanoscribe sowie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Paderborn. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt MiLiQuant im Rahmen der Förderinitiative „Schlüsselkomponenten für Quantentechnologien“ bis Anfang 2021 mit rund 9,4 Millionen Euro.

Die Entwicklung neuartiger Quantenbauelemente soll dabei zu möglichst justage- und wartungsfreien Systemen für ein industrietaugliches Umfeld führen: „Das können Sensoren für die Medizindiagnostik und -technik im Bereich der Imaging-Systeme – also der bildgebenden Verfahren – oder für das autonome Fahren sein“, sagt Physikerin Prof. Dr. Christine Silberhorn, die das Projekt auf Seiten der Universität Paderborn leitet. Die Leibniz-Preisträgerin ergänzt: „Verantwortlich für den hohen Empfindlichkeitsgrad solcher Sensoren sind die Effekte der Quantenmechanik“.

Bei dem Vorhaben geht es auch darum, die entsprechende Infrastruktur für die industrielle Fertigung so weiterzuentwickeln, dass sie eine optimale Nutzung der Quantentechnologien abseits des Labors ermöglicht. Mittels 3D-Druck sollen beispielsweise Mikrooptiken produziert werden, die die präzise Herstellung hoch spezialisierter Komponenten in kürzester Zeit erlauben.

In den nächsten drei Jahren wird das Konsortium daran arbeiten, die wissenschaftlichen Ergebnisse möglichst nahtfrei in die Industrie zu überführen.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

Weitere Informationen:
www.photonikforschung.de

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news-10294 Wed, 13 Feb 2019 12:40:22 +0100 Paralympische Athleten fördern https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/paralympische-athleten-foerdern/ Studie zur Förderung des paralympischen Spitzen- und Nachwuchsleistungssports Untersuchung des Stützpunktsystems zur Förderung des paralympischen Spitzen- und Nachwuchsleistungssports

Im Jahr 1960 fanden in Rom die ersten Paralympischen Spiele statt. Seither wetteifern Sportlerinnen und Sportler mit Behinderungen alle vier Jahre um paralympische Medaillen. In Deutschland wächst die Bedeutung des paralympischen Sports stetig: Mittlerweile gibt es Bundesstützpunkte, die an Olympiastützpunkte angebunden und mit weiteren Einrichtungen des Leistungssports verknüpft sind. Bisher wurde die Einführung der Stützpunkte im paralympischen Sport allerdings nicht wissenschaftlich begleitet. Um das zu ändern, ist an der Universität Paderborn jetzt unter der Leitung von Prof. Dr. Sabine Radtke vom Department Sport & Gesundheit das Forschungsprojekt „Analyse des Stützpunktsystems zur Förderung des paralympischen Spitzen- und Nachwuchsleistungssports“ gestartet, das auf  eine bessere Unterstützung der Athletinnen und Athleten abzielt. Gefördert wird das Vorhaben über eine Dauer von zwei Jahren vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft, das zum Bundesministerium des Innern gehört. Kooperationspartner ist der Deutsche Behindertensportverband (DBS).

„Wir versuchen herauszufinden, welches das passendste Fördermodell für den paralympischen Leistungssport ist“, so Radtke. Es sei zu klären, ob für den paralympischen Sport eine zum olympischen Sport analoge Stützpunktlogik tatsächlich sinnvoll sei oder ob aufgrund der Besonderheiten des Behindertensports ein eigenständiges Stützpunktsystem wirkungsvoller wäre.

Durchgeführt wird das Projekt von Marion Pia Freier, die als Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der AG „Inklusion im Sport“ tätig ist. „Mich reizt es zu erforschen, welche Veränderungen notwendig sind, um die Athletinnen und Athleten in Zukunft optimal zu fördern“, sagt Freier. Dazu analysiert die Sportwissenschaftlerin zunächst die bestehenden Strukturen und trägt alle zur Verfügung stehenden Informationen zusammen. Im nächsten Schritt stehen Interviews mit Expertinnen und Experten – das sind Verantwortliche in den bestehenden Strukturen – auf der Agenda. Abschließend werden im Rahmen von Gruppendiskussionen paralympische Sportlerinnen und Sportler hinsichtlich ihrer Anforderungen an Unterstützung für ihren Spitzensport befragt. Erste Ergebnisse sollen Ende 2020 nach den XVI. Paralympischen Sommerspielen, die in Tokio stattfinden, vorliegen.

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news-10272 Fri, 01 Feb 2019 13:47:57 +0100 Neues Verfahren zur Amidreduktion an der Universität Paderborn entwickelt – Chemiker realisieren metallfreie Katalyse bei niedrigeren Temperaturen und geringerem Druck https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/neues-verfahren-zur-amidreduktion-an-der-universitaet-paderborn-entwickelt-chemiker-realisieren-met/ Stickstoffhaltige Moleküle sind unerlässliche Bausteine unseres täglichen Lebens. Stickstoffhaltige Moleküle sind unerlässliche Bausteine unseres täglichen Lebens. Man findet sie in Kunst-, Farb- und Wirkstoffen, aber auch als Vitamine in Nahrungsmitteln oder in biologisch wichtigen Molekülen wie Enzymen, Peptiden oder Proteinen. „Daher ist die Herstellung, Umwandlung und Verarbeitung stickstoffhaltiger Moleküle in Produkten von hoher Bedeutung“, sagt Prof. Dr. Jan Paradies, Leiter des Arbeitskreises Organische Chemie an der Universität Paderborn. Interessant sei dies insbesondere, wenn es darum ginge, die Entwicklung nachhaltiger chemischer Methoden zu erforschen. In Paderborn ist es nun gelungen, sogenannte Amidreduktionen metallfrei und bei niedrigen Temperaturen sowie geringerem Druck durchzuführen.

Die Herstellung von stickstoffhaltigen Verbindungen, wie beispielsweise Aminen, erfolgt üblicherweise durch die Reduktion von Amiden. Amide spielen in der Natur und in biochemischen Prozessen eine entscheidende Rolle in Form von Peptiden und Enzymen. Da Peptide, die aus Amidbindungen aufgebaut sind, sehr stabile Moleküle sind, ist die Umwandlung von Amiden in Amine sehr aufwendig und benötigt u. a. Metalle als Katalysatoren und hohe Temperaturen.

„Uns ist es nun gelungen, diese chemisch enorm stabilen Bindungen mit einem metallfreien Katalysator mit Wasserstoff als Reduktionsmittel in Amine zu überführen“, so Paradies. Eine derartige Umwandlung sei selbst mit etablierten, metallbasierten, Katalysatoren eine sehr hohe Herausforderung und es würden drastische Bedingungen, wie Temperaturen von 130 °C bis 160 °C und bis zu 120 bar Wasserstoffdruck, benötigt. „Unser metallfreies System erlaubt diese Reduktion schon bei 50 °C bis 70 °C und nur 80 bar Wasserstoffdruck.“ Dabei werde ausschließlich die Peptidbindung reduziert und weitere funktionelle Gruppen im Molekül nicht angegriffen. Paradies: „Die chemische Industrie produziert aktuell Spezialintermediate über die metallkatalysierte Hydrierung, da die großtechnischen Anwendungen zu energieineffizient sind. Die neue Methode erlaubt es nun, das Produktportfolio mit gleichzeitiger Energieersparnis zu erweitern.“

Die Forschungsarbeit erschien im „Journal of the American Chemical Society“: N. Sitte, M. Bursch, S. Grimme,* J. Paradies*, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 159-162. DOI:10.1021/jacs.8b12997.

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news-10263 Tue, 22 Jan 2019 10:54:31 +0100 Aufnahme in Junges Kolleg des NRW-Ministeriums für Kultur und Wissenschaft https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/aufnahme-in-junges-kolleg-des-nrw-ministeriums-fuer-kultur-und-wissenschaft/ Jun.-Prof. Dr. Hohloch und Dr. Schulze Darup für herausragende wissenschaftliche Leistungen ausgezeichnet Zwei Wissenschaftler der Universität Paderborn sind in das Junge Kolleg der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste aufgenommen worden. Das hat das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen jetzt bekanntgegeben. Jun.-Prof. Dr. Stephan Hohloch forscht auf dem Gebiet der Anorganischen Chemie, während Dr. Moritz Schulze Darup im Bereich der Regelungs- und Automatisierungstechnik tätig ist. Die Aufnahme gilt als hohe Auszeichnung in der Wissenschaft und geht mit einem jährlichen Stipendium in Höhe von 10.000 Euro über eine Dauer von vier Jahren einher. Voraussetzung für die Mitgliedschaft sind herausragende wissenschaftliche Leistungen.

„Im Jungen Kolleg werden Nachwuchswissenschaftler nicht nur ideell, sondern auch fachlich und finanziell gefördert. Die Aufnahme bringt aber insbesondere die beteiligten Forschungsbereiche voran, da vor allen Dingen der interdisziplinäre Diskurs forciert wird“, erklärt Stephan Hohloch. Der Chemiker ist Leiter einer Arbeitsgruppe, die an der Synthese neuer, funktioneller metallorganischer Verbindungen der Seltenen Erden und der frühen Übergangsmetalle sowie deren Anwendung in chemischen und physikalischen Prozessen forscht.

 „Der persönliche Austausch zwischen Nachwuchswissenschaftlern verschiedener Universitäten über Fächergrenzen hinaus bringt ein riesiges Potenzial mit sich“, bestätigt auch Moritz Schulze Darup, der seit 2017 als Akademischer Rat am Lehrstuhl für Regelungs- und Automatisierungstechnik (RAT) der Universität Paderborn arbeitet. Schulze Darups Forschung konzentriert sich auf sichere Regelungskonzepte für vernetzte Systeme.

„Die Aufnahme ist nicht nur eine Würdigung herausragender wissenschaftlicher Leistungen, sondern auch eine Investition in die Spitzenforschung der Zukunft“, sind sich Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt und Prof. Dr. Reinhard Keil, Dekane der Fakultäten für Naturwissenschaften sowie Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, einig.

Weitere Informationen unter: http://controlsystems.upb.de/team/dr-moritz-schulze-darup.html sowie https://chemie.uni-paderborn.de/arbeitskreise/anorganische-und-analytische-chemie/hohloch/.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10253 Wed, 16 Jan 2019 10:18:33 +0100 Neuartiger Schaltkreis für Quantenphotonik https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/neuartiger-schaltkreis-fuer-quantenphotonik/ Publikation in Science Advances über einen photonischen Chip Publikation in Science Advances über einen photonischen Chip

Physikern der Universität Paderborn ist es erstmals gelungen, Schlüsselbausteine der Quanten­photonik auf einen einzelnen Chip zu integrieren und damit die Bündelung zweier einzelner Photonen – auch bekannt als Hong-Ou-Mandel-Experiment – zu demonstrieren. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Etablierung neuartiger Quantentechnologien, die z. B. zur Synchronisation in der Quantenkommunikation, zum Aufbau von Quantensimulatoren oder für quantenbasierte Hochpräzisionsmessungen benötigt werden. Einsatz finden die Technologien u. a. in der abhörsicheren Kommunikation. Für die Realisierung des neuen Experiments ist das Team um die Leibniz-Preisträgerin Prof. Dr. Christine Silberhorn der Universität Paderborn verantwortlich. Die theoretische Simulation wurde von den Gruppen um Prof. Dr. Polina R. Sharapova und Prof. Dr. Torsten Meier unterstützt. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

„In modernen Kommunikationsnetzwerken ist die Übertragung von Licht über optische Glasfasern der etablierte Standard, um die benötigten hohen Datentransferraten zu erzielen“, erklärt Silberhorn. Kurze Lichtpulse sind dabei die Informationsträger. Solch ein Lichtpuls besteht aus einer großen Anzahl von Photonen, der kleinsten Lichteinheit. „Unter Verwendung von nur wenigen oder sogar einzelnen Photonen offenbaren sich faszinierende Effekte, die durch den  Quantencharakter der Photonen entstehen“, so die Wissenschaftlerin weiter. Daraus ergeben sich perspektivisch neue Anwendungen z. B. für die absolut abhörsichere Quantenkommunikation oder zukünftige Quantencomputer.

„Wenn ein Photon auf einen Strahlteiler trifft, kann es nur eine Richtung wählen. Wenn sich zwei Photonen an einer Kreuzung treffen, können sie sich entweder zusammenschließen, um dieselbe Richtung zu wählen, oder alleine in unterschiedlichen Richtungen den Strahlteiler verlassen. Wenn sich jedoch zwei Photonen gleichzeitig an der Kreuzung treffen, werden sie sich erstaunlicherweise zusammenschließen und die Kreuzung am gleichen Ausgang verlassen. Es scheint, als würden sich diese beiden Quantenteilchen gegenseitig über ihren Weg informieren“, erklärt Silberhorn und ergänzt: „Das Verhalten solcher Photonenpaare unterscheidet sich signifikant von dem klassischer Teilchen. Ein solches Zusammenspiel von Photonen ist ein grundlegender Effekt in der Quantenoptik, der das Herzstück vieler Quantenlogikoperationen ist und beispielsweise in Quantensimulatoren, Quanten-Repeatern oder Quantencomputern ausgenutzt wird“.

Weg für kommerzielle Anwendungen geebnet

Als Meilenstein für die Entwicklung zukünftiger Quantentechnologien hat die Arbeitsgruppe von Silberhorn demonstriert, dass die Implementierung eines solchen quantenoptischen Experiments auf einem einzigen Chip möglich ist. Der Chip umfasst eine Quelle zur Erzeugung von Photonenpaaren, ein optisches Netzwerk, in dem die Photonen durch die Struktur geführt werden, und programmierbare Stufen zur Synchronisation der Ankunftszeiten am letzten Strahlteiler. Diese Synchronisation wird über elektrische Steuersignale erreicht, die es ermöglichen, eine Zeitverzögerung zwischen den Photonen einzustellen. Zu den Auswirkungen der Arbeit sagt Silberhorn: „Die Implementierung eines solchen Quantenexperiments in einen einzigen Chip ist ein großer Schritt zur Miniaturisierung. Er ebnet den Weg zu kommerziellen Anwendungen von Quantentechnologien".

Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Projekts „Monolithische Integration einer parametrischen Photonenpaar-Quelle und eines Zwei-Photonen-Interferometers" gefördert und sind als Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs TRR 142 entstanden.

Link zur Veröffentlichung:
http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaat1451

DOI: 10.1126/sciadv.aat1451

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news-10231 Wed, 09 Jan 2019 12:32:21 +0100 Nachwahlen im Dekanat der Fakultät für Naturwissenschaften – Studiendekanin und Forschungsdekan neu im Amt https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/nachwahlen-im-dekanat-der-fakultaet-fuer-naturwissenschaften-studiendekanin-und-forschungsdekan-neu/ Die Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Paderborn hat eine neue Studiendekanin und erstmals einen Forschungsdekan gewählt: Prof. Dr. Kirsten Schlegel-Matthies übernahm jetzt das Amt des Studiendekans/der Studiendekanin von Prof. Dr. Matthias Bauer, der dafür das neugeschaffene Amt des Forschungsdekans/der Forschungsdekanin antrat. Der Forschungsdekan ist insbesondere für die Planung, Bündelung und Koordinierung der arbeitsgruppenübergreifenden Forschung in der Fakultät zuständig. Er initiiert und berät Forschungsverbünde, ist Ansprechpartner/in für fakultätsübergreifende Forschungsaktivitäten und sorgt für die Umsetzung der Nachwuchsstrategie in der Fakultät. Darüber hinaus berichtet er dem Präsidium über die Entwicklung der Fakultät in den Bereichen Forschung und wissenschaftlicher Nachwuchs.

Professorin Schlegel-Matthies war zwischen 2002 und 2015 Professorin für Haushaltswissenschaft. Seit 2015 ist sie als Professorin für Fachdidaktik Hauswirtschaft (Konsum, Ernährung, Gesundheit) tätig. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen in der Ernährungs- und Verbraucherbildung, der Bildung für nachhaltige Entwicklung sowie in der Untersuchung von Auswirkungen der Digitalisierung auf die alltägliche Lebensführung. Von 2015 bis 2018 war Prof. Schlegel-Matthies Mitglied des Sachverständigenrats für Verbraucherfragen beim Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz (BMJV).

Professor Bauer ist seit 2013 Professor für Anorganische Chemie und Leiter der Arbeitsgruppe Anorganische Chemie nachhaltiger Prozesse. Seine Forschung beschäftigt sich mit der Entwicklung und Untersuchung nachhaltiger Reaktionen, insbesondere der Nutzung von Wasser und Sonnenlicht als natürliche Ressourcen. Er ist zudem Leiter eines deutsch-schwedischen Projekts, das Hochleistungs-Strahlungsquellen zur Erforschung der Materie nutzt.

Dem Dekanat der Fakultät für Naturwissenschaften gehören zusätzlich folgende Mitglieder an: Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt als Dekan, Prof. Dr. Dirk Kuckling als Prodekan Chemie, Prof. Dr. Dr. Claus Reinsberger als Prodekan Sport & Gesundheit und Prof. Dr. Dirk Reuter als Prodekan Physik. Die Amtszeit des Dekanats endet einheitlich am 30. September 2019.

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news-10203 Thu, 20 Dec 2018 11:46:24 +0100 Theoretische Quantenoptik https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/theoretische-quantenoptik/ Förderung von deutsch-russischem Gemeinschaftsprojekt Förderung von deutsch-russischem Gemeinschaftsprojekt: Großer Erfolg für Universität Paderborn und Lomonosov Moscow State University

Konkrete Vorhersagen für neue Effekte und Anwendungen im Bereich der Quantentechnologie: Das ist das Ziel eines gemeinsamen Vorhabens der Universitäten Paderborn und Moskau, das ab 2019 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem russischen Pendant, der Russian Science Foundation (RSF), gefördert wird. Beide Initiativen investieren zusammen rund 400.000 Euro, um bis 2021 u. a. jeweils eine Doktorandenstelle in Moskau und Paderborn zu finanzieren. Auf Basis vollständig quantentheoretischer, mikroskopischer Simulationen sollen Vorhersagen auf dem Gebiet der Quantenmetrologie und -kommunikation gemacht werden, die dann mit verfügbaren experimentellen Methoden realisierbar sind. Mithilfe der Quantenoptik wären zum Beispiel eine absolut abhörsichere Kommunikation und Datenübertragung möglich.

Der Antrag „Halbleiter-Quantenfilme angeregt mit nicht-klassischen Lichtzuständen: Wechselspiel zwischen photonischen Quanten-Korrelationen und Vielteilchen-Wechselwirkungen in Festkörpersystemen“ überzeugte sowohl DFG als auch RSF. Die Projektleiter Prof. Dr. Torsten Meier und Jun.-Prof. Dr. Polina Sharapova vom Department Physik der Universität Paderborn sowie Prof. Dr. Olga Tikhonova von der Lomonosov Moscow State University, der größten russischen Universität, freuen sich sehr über den Erfolg: „Neben dem intensiven wissenschaftlichen Austausch zwischen beiden Universitäten wird es dieses Projekt ermöglichen, verschiedene für atomare Systeme entwickelte Konzepte auf Festkörper, vor allem Halbleiter, zu übertragen“, so Sharapova. „Durch die Komplexität, insbesondere aufgrund der Bandstruktur und der Relevanz von Vielteilcheneffekten, bieten diese Systeme vielfältige Möglichkeiten für neuartige Effekte, die in atomaren Systemen so nicht existieren“, ergänzt Meier. Tikhonova, die auch die Dissertation von Sharapova betreut hat, führt aus: „Ich freue mich auf die Zusammenarbeit und bin davon überzeugt, dass sich unsere Expertisen auf den Gebieten der Theorie und der numerischen Simulationen hervorragend ergänzen werden und wir daher wichtige, neue Forschungsergebnisse erzielen werden“.

Die Forschung am Licht gehört zu den Schwerpunkten der Universität Paderborn. Im Profilbereich „Optoelektronik und Photonik“ erforschen die Wissenschaftler vor allem die Wechselwirkung von Licht und Materie mit dem Ziel, zur Entwicklung neuartiger Informations- und Quantentechnologien beizutragen.

Prof. Dr. Torsten Meier; Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10177 Mon, 03 Dec 2018 08:32:37 +0100 Chemie-Weihnachtsvorlesung von Dr. Andreas Hoischen am 13. Dezember im Audimax https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/chemie-weihnachtsvorlesung-von-dr-andreas-hoischen-am-13-dezember-im-audimax/ „Nachts sind alle Katzen grau, ohne Chemie auch tagsüber – Erhellendes zu Licht und Farben“

Was hat das bekannte Sprichwort „Nachts sind alle Katzen grau“ mit Chemie zu tun? Eine ganze Menge, wie die diesjährige Weihnachtsvorlesung von Dr. Andreas Hoischen am Donnerstag, 13. Dezember, um 18.15 Uhr im Audimax der Universität Paderborn zeigen wird. Alle Interessierten sind herzlich zu der Vorlesung eingeladen. Der Eintritt ist kostenlos.

Beim Sehen laufen viele chemische Prozesse ab. Ohne die Erkenntnisse und Synthesemethoden der Chemie wäre die Welt deutlich weniger bunt. Herrscht im Sommer noch die Farbe Grün vor, so zeigt spätestens im Herbst die Natur die ganze Pracht aus dem chemischen Farbkasten. Mit chemischen Methoden lassen sich diese natürlichen Farbstoffe zur Nutzung gewinnen, viele Farbstoffe stammen aber auch aus dem Labor. Was zunächst sehr ansprechend aussieht, kann in bestimmten Bereichen auch Nachteile haben. Da das Auge ja bekanntlich mitisst, werden viele künstliche Farbstoffe als nicht notwendige Zusätze in Nahrungsmitteln verwendet, um dem Verbraucher Frische oder falsche Früchte vorzutäuschen. Hier schließt die diesjährige Veranstaltung an die Weihnachtsvorlesung aus dem vergangenen Jahr an. Außerdem gibt es mehr Tricks aus der Lebensmittelindustrie zu sehen. Wie immer wird auch das Publikum in die Experimente eingebunden, wenn es darum geht, wahre Gaumenfreuden zu verkosten und sensorisch sowie optisch zu bewerten.

Auch beim Thema Lichterzeugung sind Farbstoffe beteiligt. Insbesondere bei modernen Lichtquellen, den organischen Leuchtdioden, spielt Chemie eine zentrale Rolle. Ohne die chemische Forschung gäbe es nicht die Materialien zur Herstellung solcher Leuchtmittel. Die Präsentation einiger kurioser Anwendungen von Farbstoffen zeigt auch, warum es sich nicht lohnt, eine Bank zu überfallen oder wie es gelingt, einen Homöopathen in den Jubelzustand zu versetzen.

Weitere aktuelle Informationen auf der Webseite: www.chemie.upb.de

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news-10175 Mon, 03 Dec 2018 08:23:52 +0100 „Noch können wir keine Laserschwerter bauen, aber…“ – Öffentlicher Vortrag zum Physik-Nobelpreis 2018 am 10. Dezember im L2 https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/noch-koennen-wir-keine-laserschwerter-bauen-aber-oeffentlicher-vortrag-zum-physik-nobelpreis-201/ Der Laser als universelles Werkzeug In diesem Jahr wurde der Physik-Nobelpreis wieder an Wissenschaftler verliehen, die ihre Forschung dem Thema Licht widmen. Am Montag, 10. Dezember, 18 Uhr, dem Tag der Verleihung der Nobelpreise in Stockholm, werden die Paderborner Wissenschaftler Prof. Dr. Thomas Zentgraf (Center for Optoelectronics and Photonics Paderborn, CeOPP) und Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid (Direct Manufacturing Research Center, DMRC) die Bedeutung der Forschungsergebnisse der drei diesjährigen Nobelpreisträger erklären und aufzeigen, welche Rolle Laserlicht in unserem täglichen Leben spielt. Der öffentliche Vortrag findet im Hörsaal L2 auf dem Campus der Universität Paderborn statt.

Viele kennen Laser aus Sci-Fi- und Action-Filmen, in denen sie spektakuläre Effekte erzeugen. „Es ist zwar noch nicht möglich ein Laserschwert wie in den „Star Wars“-Filmen zu bauen, aber Laser erleichtern uns heute viele Aufgaben, insbesondere in der Materialbearbeitung und der Messtechnik“, erklärt Thomas Zentgraf. Allgemein verständlich werden den Gästen Informationen über die Preisträger, die physikalischen Grundlagen der Erfindungen und deren Bedeutung für unsere Gesellschaft präsentiert.

Der Physik-Nobelpreis 2018 wurde zur Hälfte an den Physiker Arthur Ashkin „für die Entwicklung optischer Pinzetten und deren Anwendung in der Biologie“ verliehen. Zur anderen Hälfte ging die Auszeichnung gemeinsam an Gérard Mourou und Donna Strickland „für die Entwicklung einer Methode, mit der sich hochenergetische, ultrakurze optische Pulse erzeugen lassen“.

Prof. Dr. Thomas Zentgraf, Fakultät für Naturwissenschaften, ist Leiter der Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Nanophotonik“ am Department Physik. Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid ist Leiter des „Lehrstuhls für Partikelverfahrenstechnik“ an der Fakultät für Maschinenbau.

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news-10173 Thu, 29 Nov 2018 15:45:26 +0100 Fakultät für Naturwissenschaften feiert Absolventinnen und Absolventen https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/fakultaet-fuer-naturwissenschaften-feiert-absolventinnen-und-absolventen-1/ Die diesjährige Festveranstaltung der Fakultät für Naturwissenschaften fand am 24. November im Audimax statt. Gut die Hälfte der 199 Absolventinnen und Absolventen, die im Prüfungsjahr 2018 erfolgreich ihren Bachelor- oder Master­abschluss erlangten oder promoviert wurden, feierten dies im Beisein ihrer Angehörigen und Freunde.

Der Vizepräsident für Lehre, Studium und Qualitätsmanagement, Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner, gratulierte im Namen der Hochschulleitung allen Absolventinnen und Absolventen zum Erreichen ihres Abschlusses.  

Der Dekan, Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, begrüßte die ca. 450 Gäste und gab einen kurzen Überblick über die aktuelle Entwicklung der Fakultät. Neben der Berufung von Prof. Jochen Baumeister würdigte er dabei insbesondere die erfolgreichen Bleibeverhandlungen mit Prof. Christine Silberhorn und Prof. Thomas Kühne. Er verwies auf die kontinuierliche Steigerung der Studierendenzahlen der Fakultät und den auf ca. 8,8 Mio. EUR erneut gewachsenen Drittmittelumsatz. Der Dekan erinnerte an die vielen gut gelungenen Veranstaltungen des vergangenen Jahres wie z.B. den von Prof. Sabine Radtke organisierten Aktionstag Blindenfußball sowie an die beeindruckende Verstärkung der Forschungsinfrastruktur der Fakultät durch neue Großgeräte, wie das Hochfeld-NMR-Spektrometer in der Chemie. Im Ausblick verwies er auf die zahlreichen neu eingeworbenen Projekte der Fakultät. Dazu gehören u.a. koordinierte Projekte zur Untersuchung des Einflusses von Hochleistungsplasmen in der Materialstrukturierung und zur Erforschung von Grundlagen der Quantenkommunikation bis hin zu den Auswirkungen von Kopfbällen auf das Gehirn oder zum Zusammenhang zwischen tageszyklischer Nahrungsaufnahme und gesundheitlichen Risiken.    

In sehr engagierter Weise gestalteten einige Absolventinnen und Absolventen der Bereiche Chemie, Physik und Sport anschließend einen gemeinsamen Festbeitrag unter dem Motto „Arbeit – Zeit – Leistung“ mit anschaulichen Berichten aus ihrem Studienalltag. Der Festbeitrag wurde durch am Thema ausgerichtete Experimente aus Chemie und Physik sowie einer eindrucksvollen Darbietung durch eine Tanzgruppe Studierender des Departments Sport & Gesundheit, unter der Leitung von Maren Scholz, abgerundet.

Im Anschluss erfolgte die Urkundenübergabe durch die Prodekane der Departments Chemie, Physik und Sport & Gesundheit. Musikalisch umrahmt wurde die Fakultätsfeier von dem Bielefelder Panflötisten Sebastian Pachel unter der Klavierbegleitung von Irina Eicher. Mit dem beeindruckenden Klang seiner Panflöte begeisterte er das Publikum. Nach dem offiziellen Festakt waren alle Absolventinnen und Absolventen mit ihren Familien und Freunden zum Empfang im Foyer des Audimax eingeladen, wo der Abend in gemütlicher Runde ausklang. Das Angebot des zentralen Alumni Vereins Paderborn e.V. zu Fotoaufnahmen mit Talaren wurde von vielen Absolventinnen und Absolventen dankbar wahrgenommen. 

Fotos der Veranstaltung sind abrufbar unter: nw.upb.de .

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news-10149 Mon, 19 Nov 2018 15:30:00 +0100 Ausgezeichnete Dissertation an der Universität Paderborn: Dr. Christine Göbel erhält Förderung vom Land NRW https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/ausgezeichnete-dissertation-an-der-universitaet-paderborn-dr-christine-goebel-erhaelt-foerderung-vom-l-1/ Das NRW-Ministerium für Kultur und Wissenschaft (MKW NRW) fördert die Verbraucherforschung auf Landesebene: Mit rund 140.000 Euro unterstützt es Wissenschaftler, die sich mit Themen des Verbraucherschutzes auseinandersetzen. Neben verschiedenen Forscherteams wurden auch zwei Nachwuchsforscherinnen ausgezeichnet. Eine davon ist Dr. Christine Göbel, die mit ihrem Promotionsprojekt zur „Entstehung von Lebensmittelabfällen in Care-Einrichtungen“ an der Universität Paderborn überzeugt hat.

Die Dissertation ist am Institut für Ernährung, Konsum & Gesundheit (EKG) unter Leitung von Prof. Dr. Kirsten Schlegel-Matthies als Erstgutachterin entstanden. Ausschlaggebende Kriterien für die Förderung waren ein innovativer Ansatz sowie eine hohe Relevanz für die Verbraucherforschung und wissenschaftliche Exzellenz. Der Nachwuchspreis ist mit 5.000 Euro dotiert.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10151 Mon, 19 Nov 2018 15:00:00 +0100 Erforschung chemischer Reaktionen für nachhaltige Prozesse https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/erforschung-chemischer-reaktionen-fuer-nachhaltige-prozesse/ Paderborner Chemiker an Schwerpunktprogrammen der DFG beteiligt Chemiker der Uni Paderborn an drei Schwerpunktprogrammen der Deutschen Forschungsgemeinschaft beteiligt

Der Paderborner Chemiker Prof. Dr.  Matthias Bauer arbeitet in drei Schwerpunktprogrammen der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Entwicklung und Untersuchung von neuartigen chemischen Reaktionen zur Nutzung von Licht und der Umwandlung von klimaschädlichem Kohlenstoffdioxid (CO2) in wertvolle Rohstoffe. Die DFG fördert in den Schwerpunktprogrammen „Katalyse unter dynamischen Bedingungen“, „Licht-kontrollierte Reaktivität von Metallkomplexen“ und „Synthese nahe Raumtemperatur“ neue Entwicklungen auf diesen Gebieten. Bauer ist an allen drei Programmen mit Projekten und einem Fördervolumen von über einer Million Euro beteiligt.

„Zu den größten Herausforderungen der Gegenwart gehört die Schonung vorhandener Ressourcen, die Nutzung von Sonnenlicht als unerschöpfliche Energiequelle und die Umwandlung von klimaschädlichem CO2 in wertvolle Rohstoffe“, erklärt Bauer. In den Projekten werden verschiedene Ansätze verfolgt, um die Energieprobleme der Zukunft zu lösen. Im ersten werden neue Katalysatorsysteme entwickelt, mit denen klimaschädliches CO2 in den Energieträger und Rohstoff Methan umgewandelt werden kann. „Prinzipiell sind solche Reaktionen auch mit Sonnenlicht möglich“, so der Chemiker. Um dies in Zukunft zu erreichen, müsse aber verstanden werden, wie ein Photokatalysator funktioniert und verbessert werden kann. Diesem Thema widmet sich das zweite Projekt. Das dritte Projekt zielt darauf ab, Energie bei der Durchführung chemischer Reaktionen generell einzusparen, indem man sie bei niedrigeren Temperaturen durchführt.

Circa zehn Prozent des weltweiten Energiebedarfs werden von der chemischen Industrie verbraucht, die damit den Bedarf der Gesellschaft und Wirtschaft an chemischen Produkten deckt. „Bedenkt man dabei, dass immer noch ungefähr 80 Prozent der Energie aus fossilen Rohstoffen gewonnen werden, bei deren Verbrennung CO2 entsteht, tragen alle drei Projekte zu einer nachhaltigen und erneuerbaren Energie-Zukunft bei“, so Bauer.

Um diese Reaktionen nicht nur zu entwickeln, sondern auch zu verstehen, setzen die Paderborner Wissenschaftler Hochleistungs-Photonenquellen wie die Synchrotrons in Hamburg und Grenoble ein. „Mit der Verknüpfung von nachhaltiger Chemie und Forschung an Teilchenbeschleunigern nimmt Paderborn eine Sonderstellung auf diesem Gebiet ein“, so Bauer weiter.

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news-10132 Fri, 16 Nov 2018 11:47:00 +0100 Erstmals Entstehung einer chemischen Bindung ‚live‘ beobachtet https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/erstmals-entstehung-einer-chemischen-bindung-live-beobachtet-1/ Forscher der Universität Paderborn und des Fritz-Haber-Instituts Berlin veröffentlichen in "Science". Einem Team von Physikern unter Leitung von Martin Wolf (Fritz-Haber-Institut Berlin) und Wolf Gero Schmidt (Universität Paderborn) ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert.  Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht (https://doi.org/10.1126/science.aar4183).

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und die damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände gekennzeichnet“, erklärt Wolf Gero Schmidt. „Diese Bewegungen auf atomaren Skalen sind extrem schnell, d.h. im Bereich von Femto- und Pikosekunden. Während der Reaktion verschieben sich aber nicht nur die Atome, sondern es verändern sich auch die Positionen und Energien der Elektronen in der Umgebung. Diese Dynamik ist entscheidend für die Bildung einer chemischen Bindung. Bis jetzt war sie jedoch nicht meßbar“, so der Paderborner Wissenschaftler weiter.

Um der zeitlichen Änderung der Elektronenstruktur auf die Spur zu kommen, präparierten die Physiker atomar dünne Drähte aus Indium auf einer Siliziumoberfläche. Im Grundzustand besetzen die Elektronen lokalisierte Orbitale. Infolge optischer Anregung durch einen Laserpuls delokalisieren die Elektronen entlang der Indiumdrähte und es entsteht eine metallische Bindung. Mittels zeit- und winkelaufgelöster Photoemission verfolgten die Forscher die Änderung der Energie- und Impulsverteilung der Elektronen während der nur wenige Femtosekunden dauernden Entstehung der chemischen Bindung. Durch numerische Simulationen konnten die Meßgrößen dann der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Elektronen zugeordnet werden, wodurch eine ‚Live-Aufnahme‘ der chemischen Reaktion entstand.

Die quantenmechanische Berechnung vieler hundert angeregter Elektronen im komplexen Zusammenspiel mit der Dynamik der an der Reaktion beteiligten Atome erfordert Supercomputer-Ressourcen, die durch das Paderborn Center for Parallel Computing und das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart zur Verfügung gestellt wurden. Durch die numerische Simulation wurde das physikalische Konzept von Energie- und Impulsverteilung der Elektronen mit dem chemischen Bild der Bindung zusammengeführt. „Die wechselseitige Beeinflussung von atomaren und elektronischen Freiheitsgraden im Verlauf einer chemischen Reaktion ist gewissermaßen der ‚heilige Gral‘ der Chemie“ erklärt Prof. Wolf Gero Schmidt von der Universität Paderborn. „Durch die numerischen Simulationen konnten wir in bisher unerreichter Detailschärfe den Zusammenhang zwischen elektronischer Anregung und Reaktionspfad aufklären. Das wird es zukünftig erlauben, elektronische Anregungen für Wunschreaktionen gewissermaßen maßzuschneidern.“

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news-10100 Fri, 09 Nov 2018 12:13:05 +0100 Workshop der Deutschen Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung (DGKK) am 6./7. Dezember https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/workshop-der-deutschen-gesellschaft-fuer-kristallwachstum-und-kristallzuechtung-dgkk-am-67-dezemb-1/ Der diesjährige Workshop der Deutschen Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung (DGKK)- Sektion Epitaxy von III/V Verbindungshalbleitern findet am 6. und 7. Dezember an der Universität in Paderborn (Gebäude O) statt. Der diesjährige Workshop der Deutschen Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung (DGKK)- Sektion Epitaxy von III/V Verbindungshalbleitern findet am 6. und 7. Dezember an der Universität in Paderborn (Gebäude O) statt.

Der Workshop dient dem Austausch von Knowhow zu den Themen MOCVD und MBE von III/V-Halbleitern. Weitere Themen sind u. a. Nanostructures and Quantum Dots, Semiconductor Surfaces, Heteroepitaxy, Light Emitters, New Epitaxial Tasks, Nitrides, Arsenides, Phosphides und Antimonides.

Die Organisatoren, die Arbeitsgruppen Optoelectronics Materials & Devices und Nanophotonics & Nanomaterials des Departments Physik, setzen damit die erfolgreiche Workshop-Reihe der letzten Jahre fort. Neben den wissenschaftlichen Beiträgen gibt es eine Firmenausstellung, auf der Firmen ihre Produkte und Dienstleistungen vorstellen.

Träger der Veranstaltung ist die Deutsche Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung (DGKK), die seit 40 Jahren die Forschung, Lehre und Technologie auf den Gebieten Kristallwachstum, Kristallzüchtung und Epitaxie fördert. Ihre Mitglieder sind Wissenschaftler, die in Hochschulen, Forschungsinstituten und in der Industrie an der Herstellung von "Kristallen" arbeiten.

Weitere Informationen zu dem Workshop: www.upb.de/veranstaltungen/dgkk2018

Kontakt: dgkk2018(at)uni-paderborn(dot)de

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news-10098 Fri, 09 Nov 2018 11:43:59 +0100 EU-Initiative „Quantum Flagship“ fördert Paderborner Forschung https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/eu-initiative-quantum-flagship-foerdert-paderborner-forschung-1/ 1,3 Millionen Euro für abhörsichere Kommunikation und leistungsfähigere Computer Potenzial neuartiger Quantentechnologien u. a. für abhörsichere Kommunikation, ultra-präzise Messgeräte und leistungsfähigere Computer erschließen

Im Rahmen ihrer Forschungsinitiative „Quantum Flagship“ fördert die Europäische Union zwei neue Projekte im Bereich der Quantentechnologie, an denen Physiker der Universität Paderborn beteiligt sind. Über einen Zeitraum von drei Jahren fließen künftig 1,3 Millionen Euro in die Forschung der von Prof. Dr. Christine Silberhorn geleiteten Arbeitsgruppe „Integrierte Quantenoptik“. Das „Quantum Flagship“, dessen Budget sich für die nächsten zehn Jahre auf 1 Milliarde Euro beläuft, bringt Hochschulen und andere Forschungseinrichtungen, Unternehmen und politische Entscheidungsträger in einer gemeinschaftlichen Initiative zusammen.

Mit „Quantum Flagship“ soll das Potenzial neuartiger Quantentechnologien z. B. für abhörsichere Kommunikation, ultra-präzise und hochempfindliche Messgeräte und leistungsfähigere Computer erschlossen werden. Das Hauptziel der Initiative ist es, die europäische wissenschaftliche Führung und Exzellenz in diesem Forschungsbereich zu festigen und auszubauen sowie die Errungenschaften der Quantenforschung mithilfe kommerzieller Anwendungen und innovativer Technologien vom Labor auf den Markt zu übertragen.

In der ersten Phase der Initiative werden Forschungsprojekte mit dreijähriger Laufzeit gefördert. Aus insgesamt 140 Anträgen wurden 20 für die erste Förderphase ausgewählt. Trotz der großen Konkurrenz konnten sich die zwei Projekte, an denen Paderborner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beteiligt sind, durchsetzen.

Paderborner Physiker forschen an internationalen Projekten

Im ersten Projekt, dem Verbundprojekt „UNIQORN“, arbeiten 16 Partner aus verschiedenen europäischen Ländern unter der Koordination des österreichischen „Austrian Institute of Technology“ zusammen. Ziel von „UNIQORN“ ist es, photonische Technologien in der Quantenkommunikation zu nutzen. Die optischen Systeme, die derzeit Aufbauten in der Größenordnung von Metern benötigen, sollen in Zukunft auf millimetergroßen Chips untergebracht werden. Neben der Reduzierung der Größe und damit auch der Kosten werden die Systeme robuster und lassen sich besser reproduzieren. In Paderborn sollen spezielle integrierte optische Funktionseinheiten entwickelt werden, die maßgeblich zur angestrebten Miniaturisierung beitragen.

Das zweite geförderte Projekt „Sub-Poissonian Photon Gun by Coherent Diffusive Photonics“ (PhoG) umfasst ein Konsortium von fünf Partnern aus Deutschland Großbritannien, der Schweiz und Weißrussland. Unter der Leitung von Natalia Korolkova (Universität St. Andrews) werden sogenannte „Photon Guns“ (Photonen-Kanonen), entwickelt. Diese winzigen „Photon Guns“ dienen als Quelle für einzelne Licht-Teilchen, die für quantenmechanischen Systeme benötigt werden. Damit lassen sich z. B. im Bereich der Frequenzstabilität Atomuhren verbessern. Die Paderborner Gruppe wird sich hierbei vor allem mit der Charakterisierung der sogenannten „nicht-klassischen Lichtzustände“ befassen.

Die Quantenmechanik, ein Teilbereich der Physik, beschreibt grundlegende Phänomene von sehr kleinen Teilchen, wie z. B. Atome oder noch kleiner. Auf dem Gebiet der Quantentechnologie werden die theoretischen Erkenntnisse aus der Quantenmechanik auf konkrete Produkte übertragen.

 

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news-10079 Tue, 30 Oct 2018 14:26:55 +0100 Im Doppelpack zu mehr Energie https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/im-doppelpack-zu-mehr-energie/ Forschungsprojekt an der Universität Paderborn: Tandemsolarzellen für die Umwelt Tandemsolarzellen für die Umwelt

Gerade hat der Weltklimarat in einem Sonderbericht neue Erkenntnisse zur Erderwärmung veröffentlicht und zum Handeln aufgefordert: Notwendig seien schnelle und beispiellose Änderungen in allen gesellschaftlichen Bereichen, heißt es dort. Als Hoffnungsträger gelten vor allem erneuerbare Energien. 2017 machten sie in Deutschland 33 Prozent des Stromverbrauchs aus, teilt das Statistische Bundesamt mit. Rund sechs Prozent davon stammen aus der Photovoltaik. „Ein Trend, der durchaus ausbaufähig ist“, meint Prof. Dr. Thomas Kühne von der Universität Paderborn. Gemeinsam mit Kollegen aus Industrie und Forschung arbeitet er an dünnschichtigen Solarzellen, die fast das ganze Lichtspektrum umwandeln und somit mehr Energie als herkömmliche Varianten erzeugen können. Auch in der Produktion bietet die neue Technologie Vorteile.

„Bei dem Projekt geht es um sogenannte Tandemzellen. Nach dem Passieren einer ersten Solarzelle und einer transparenten Zwischenschicht soll das Licht zur weiteren Stromerzeugung in einer zweiten Zelle genutzt werden“, erklärt Dr. Hossein Mirhosseini, der die Gruppe „Multiskalenmodellierung von Energie Materialien“ am Lehrstuhl von Prof. Dr. Kühne leitet. Der Hintergrund: In der ersten Zelle wird nur ein gewisser Teil des Lichts umgewandelt. Das übrige Spektrum bleibt ungenutzt, womit potentielle Energie verloren geht. Mehrere übereinander liegende Solarzellen erlauben es, verschiedene Farben des Lichtspektrums gleichzeitig für die Energieerzeugung zu nutzen. Kühne erklärt: „Die jeweiligen Farben haben verschiedene Wellenlängen. Für das menschliche Auge ist zum Beispiel nur der Bereich zwischen 400 (blau) und 780 (rot) Nanometern sichtbar. Konventionelle Zellen, die einzeln wenig elektrischen Strom produzieren, können je nach Material nur bestimmte Bereiche des Lichts verarbeiten“. Bei Tandem- oder auch Tripelzellen bestehen die Schichten aus unterschiedlichen Materialien, die durch lichtdurchlässige organische Leiter verbunden und so jeweils auf einen anderen Wellenlängenbereich des Lichts ausgelegt sind. „Unsere Hauptaufgabe ist hierbei die rechnergestützte Vorhersage von sogenannten transparenten Lochleitern. Damit einher geht eine Optimierung, die teilweise eine Steigerung des Wirkungsgrades um bis zu 50 Prozent bewirkt“, so der theoretische Chemiker weiter.

Für die Massenproduktion geeignet  

Im Zuge der Energiewende soll der Anteil an erneuerbaren Energien in Deutschland bis zum Jahr 2050 auf mindestens 80 Prozent steigen. „Dafür müssen aber auch die Produktionsbedingungen passen“, räumt Mirhosseini ein. Bei dem Vorhaben, das den Namen „speedCIGS“ trägt, erforschen die Wissenschaftler deshalb zusätzlich, wie Herstellungsprozesse für sogenannte CIGS-Dünnschichtsolarzellen beschleunigt werden können. Ziel ist es, für die Industrie attraktiver zu sein. Die Vorteile sind vielfältig: „Neben organischen und lichtdurchlässigen Zwischenschichten arbeiten wir auch an der eigentlichen Dünnschichtsolarzelle bestehend aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Von der englischen Übersetzung der Elemente stammt übrigens auch der Name CIGS ab. Daraus lässt sich eine Solarzelle herstellen, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und die für die Massenproduktion durch geringen Materialaufwand besonders interessant ist. Da die verwendeten Elemente allerdings relativ teuer und zum Teil giftig sind, arbeiten wir zudem daran, diese durch möglichst verfügbare und unbedenkliche Materialien zu ersetzen“, so Mirhosseini weiter.

Mithilfe von neuartigen Simulationsmethoden, die in der Arbeitsgruppe um Kühne entwickelt werden, sollen neue Materialien mit wohldefinierten Eigenschaften vorgeschlagen werden. Der Vorteil von Simulationen liegt u. a. darin, dass Materialeigenschaften am Computer genauestens vorhergesagt und dann im Labor produziert werden können. Konkret geht es dabei um eine Kombination von Methoden der Experimentalphysik, die Vakuumtechnik und Halbleiteranalytik miteinander vereint.

An dem Vorhaben, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit rund 4,7 Millionen Euro über eine Laufzeit von vier Jahren gefördert wird, sind der Anlagenbauer Manz AG (Reutlingen), das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung ZSW (Stuttgart), das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, die Universitäten Jena und Paderborn sowie die Wilhelm Büchner Hochschule Darmstadt (Projektkoordination) beteiligt. An der Universität Paderborn sollen die Aktivitäten zusammen mit anderen Großprojekten zum Thema Nachhaltigkeit in das neugegründete „Center for Sustainable Systems Design (CSSD)“ integriert werden.

Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

 

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news-10052 Fri, 12 Oct 2018 15:29:18 +0200 Förderung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft für Nachwuchswissenschaftler der Universität Paderborn https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/foerderung-von-der-deutschen-forschungsgemeinschaft-fuer-nachwuchswissenschaftler-der-universitaet-pade/ Dr. Hossam Elgabarty, Theoretischer Chemiker an der Universität Paderborn, erhält eine Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Moduls „Eigene Stelle". Neben einer wissenschaftlichen Mitarbeiterstelle geht damit insbesondere eine eigene Stelle als Projektleiter einher. Elgabarty forscht auf dem Gebiet der rechnergestützten Magnetresonanzspektroskopie, kurz NMR. Die leistungsfähige Technik ermöglicht es Forscherinnen und Forschern, mikroskopische Strukturen und deren atomare Bewegungen im Inneren mit sehr hoher Genauigkeit zu untersuchen. Die Dauer des Projekts beträgt vorerst drei Jahre mit einer Finanzierung von rund 450.000 Euro und kann insgesamt auf bis zu sechs Jahre verlängert werden.

„Die Technik basiert auf den gleichen physikalischen Prinzipien, die auch in der medizinischen Magnetresonanztomographie zur Darstellung der Anatomie und der physiologischen Prozesse des Körpers verwendet werden“, erklärt Prof. Dr. Thomas Kühne, in dessen Lehrstuhl die Arbeitsgruppe um Elgabarty integriert ist. „Hier geht es aber um das Verständnis der Struktur und Dynamik von Materialien. Das Projekt zielt darauf ab, theoretische und rechnerische Methoden zu entwickeln, die dieser Technik dienen“, ergänzt Elgabarty. Konkret sollen mathematische Modelle entwickelt werden, die dabei helfen können, mithilfe des am Department Chemie gerade beschafften NMR-Spektrometers gewonnene Daten besser verstehen zu können und neue Experimente mit höherer Genauigkeit vorzuschlagen. Mit der DFG-Förderung leitet Elgabarty nun die Untergruppe „Computational Condensed Phase Spektroscopy". DFG-Eigenstellen ermöglichen es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, sich ausschließlich dem beantragten wissenschaftlichen Projekt zu widmen.

Text: Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-10046 Mon, 08 Oct 2018 09:07:00 +0200 44. Praktikumsleitertagung PLT 2018 an der Universität Paderborn: Experimente begeisterten Physikerinnen und Physiker aus Deutschland, Österreich und den Niederlanden https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/44-praktikumsleitertagung-plt-2018-an-der-universitaet-paderborn-experimente-begeisterten-physikeri/ Die 44. Praktikumsleitertagung PLT 2018 der AG Physikalische Praktika (AGPP) der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) fand in diesem Jahr am Department Physik der Universität Paderborn statt. Die 44. Praktikumsleitertagung PLT 2018 der AG Physikalische Praktika (AGPP) der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) fand in diesem Jahr am Department Physik der Universität Paderborn statt. Die jährliche Tagung, die jeweils von einer anderen Universität ausgerichtet wird, dient dem Erfahrungsaustausch zu einer der zentralen Lehrveranstaltungen im Physikstudium: den Laborpraktika. In diesen Lehrveranstaltungen werden Studierende an die wissenschaftliche Arbeitsweise im Labor herangeführt und auf die Forschung in der Experimentalphysik vorbereitet.

Vom 26. bis 28. September ließen sich rund 70 Praktikumsleiterinnen und -leiter aus Deutschland, Österreich und den Niederlanden u. a. über das mehrfach ausgezeichnete und deutschlandweit einmalige Konzept des Paderborner Laborpraktikums informieren, besichtigten die Laborräume und diskutierten Experimente und Messtechniken. Sie nutzten aber auch die Möglichkeit, sich in die Rolle von Studierenden zu versetzen und einen Praktikumsversuch aus dem innovativen Konzept, betreut von Praktikumsleiter Dr. Marc Sacher, selbst zu durchlaufen. Die Leiterin der Praktika für Lehramtsstudierende, Dr. Agnes Szabone Varnai, informierte zum Beispiel über die Wirksamkeit von Lernvideos zur Unterstützung des Experimentierens. Ihre Videos erhöhen das Maß an Unterstützung durch Instruktionen im Praktikum.

Flankiert wurde die Auseinandersetzung der Teilnehmenden mit den Paderborner Praktika durch Vorträge z. B. zur Gestaltung des Studiengangs und zu den Forschungsaktivitäten des Departments Physik. Prof. Dr. Thomas Zentgraf gab einen spannenden Einblick in die Erzeugung optischer Hologramme und Strahlformungselemente mittels nanostrukturierter Oberflächen. Darüber hinaus präsentierten knapp 30 Unternehmen aus den Bereichen Optik, Laborausstattung, 3D-Drucker, Wärmebildkameras sowie Präsentationstechnik im Rahmen einer Ausstellung zahlreiche praktikumsrelevante Produkte.

Einsatzmöglichkeiten von Highspeed-Kameras bei der Visualisierung von Experimenten konnten die Teilnehmenden im Rahmen einer Abendveranstaltung sogar selbst ausprobieren. So zeigten sich die Physiker beeindruckt von der außergewöhnlichen Elastizität und Deformation eines mit Wasser gefüllten Ballons, die ein mit einer Vakuumkanone der Event-Physiker abgeschossener Golfball verursachte.

„Rund 70 Kolleginnen und Kollegen aus anderen Universitäten und Hochschulen sind zu uns gekommen, um unser innovatives Praktikumskonzept auf Herz und Nieren zu untersuchen“, freut sich Dr. Marc Sacher, Leiter und Entwickler des Paderborner Laborpraktikums: „Der Austausch ist auf fruchtbaren Boden gefallen. Viele Kollegen wollen einzelne Bausteine in ihr Praktikum integrieren – und auch wir haben zahlreiche neue Anregungen bekommen.“ Dr. Rüdiger Scholz, Vorstandssprecher der Arbeitsgemeinschaft Physikalische Praktika der DPG und Praktikumsleiter an der Leibniz Universität Hannover, hob die Bedeutung der Paderborner Praktika für die Bereicherung der Diskussion um die Förderung der wissenschaftlichen Arbeitsmethoden im Physikalischen Praktikum hervor und dankte dem Paderborner Team für die gelungene Tagung.  

Die Arbeitsgruppe Physikalische Praktika der DPG setzt sich seit Anfang der 1970er Jahre für die Förderung und Weiterentwicklung der physikbezogenen Hochschulpraktika ein. Ihre Mitglieder unterstützen sich gegenseitig bei der Neu- und Weiterentwicklung von Praktikumskonzepten, Experimenten, der wissenschaftlichen Evaluierung didaktischer Konzepte, der Klärung rechtlicher und organisatorischer Fragestellungen und der Weiterbildung der Mitarbeiter in den Laborpraktika.

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news-10048 Wed, 05 Sep 2018 09:11:00 +0200 Kolumbianischer Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung forscht an der Universität Paderborn https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/kolumbianischer-stipendiat-der-alexander-von-humboldt-stiftung-forscht-an-der-universitaet-paderborn/ Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die von der Alexander von Humboldt-Stiftung mit einem Forschungsstipendium gefördert werden, können selbst bestimmen, in welchem Land und an welcher Universität sie ihr Vorhaben umsetzen. Dr. Andres Henao Aristizabal von der Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, hat sich für die Universität Paderborn entschieden: Dort forscht er nun zwei Jahre lang auf dem Gebiet der Theoretischen Chemie. Ziel seiner Arbeit ist es, eine neue Berechnungsmethode zu entwickeln, mit der die Verwendung sogenannter „tensidfreier Mikroemulsionen“ für die organische „on-water“-Katalyse ermöglicht wird. Ein typisches Beispiel einer Mikroemulsion ist Ouzo, der durch die Zugabe von Wasser trüb wird. In den nächsten zwei Jahren erforscht Henao Aristizabal, inwiefern dieser „Ouzo-Effekt“ in tensidfreien Mikroemulsionen realisiert und in der „on-water“-Katalyse eingesetzt werden kann. Bei dem Prozess handelt es sich um Reaktionen auf einer Wasseroberfläche. Wasser könnte so zu einem nicht nur verfügbaren, sondern auch attraktiven Lösungsmittel in neuen organischen Syntheseprozessen werden.

„Ausschlaggebend für meine Entscheidung nach Paderborn zu gehen, waren die exzellenten Forschungskonditionen und der gute Ruf der Universität. Insbesondere durch die in der Physik und Theoretischen Chemie entwickelten Elektronenstrukturmethoden, die in meiner Forschung zum Einsatz kommen, war mir Paderborn schon länger bekannt“, erklärt Henao Aristizabal.

Nach einem ebenfalls von der Alexander von Humboldt-Stiftung geförderten Intensivkurs Deutsch am Goethe-Institut in Bonn wird der Stipendiat ab 1. Dezember sein Forschungsstipendium am Lehrstuhl von Prof. Dr. Thomas D. Kühne aufnehmen.

Die Humboldt-Stiftung fördert Wissenschaftskooperationen zwischen exzellenten ausländischen und deutschen Forschern. Mit Forschungsstipendien und -preisen können Wissenschaftler nach Deutschland kommen, um ein selbst gewähltes Forschungsprojekt mit einem Gastgeber und Kooperationspartner durchzuführen.

Text: Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation

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news-9952 Tue, 07 Aug 2018 11:01:00 +0200 Zum Schutz fossiler Energieträger https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/zum-schutz-fossiler-energietraeger/ Produktionsprozesse von Treibstoffen: Förderung von deutschem und schwedischem Forschungsministerium  

Projekt zu neuen Produktionsprozessen von Treibstoffen wird von deutschem und schwedischem Forschungsministerium gefördert

Das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das schwedische Forschungsministerium bewilligen rund 1,4 Millionen Euro im Rahmen des Röntgen-Ångstrøm-Clusters für die Untersuchung von Katalysatoren bei der Arbeit an Teilchenbeschleunigern. Prof. Dr. Matthias Bauer, Chemiker, leitet das Projekt, das bis 2022 an der Universität Paderborn läuft. Ziel ist es, den Verbrauch von fossilen Energieträgern langfristig zu minimieren.

„Eine der großen Herausforderungen unserer Zeit besteht darin, die gesellschaftlichen Bedürfnisse an energieabhängigen Technologien zu decken und gleichzeitig im Sinne der Zukunftsgestaltung ein Minimum an natürlichen Ressourcen zu verbrauchen“, erklärt Bauer. Ein Lösungsansatz sei die Entwicklung neuer Produktionsprozesse für Treibstoffe und Chemikalien, um den Verbrauch fossiler Energieträger wie Öl und Gas zu reduzieren.

Im deutsch-schwedischen Projekt „Synergistische Entwicklung spektroskopischer Röntgentechniken und dünner Oxidschichten für Anwendungen in der nachhaltigen Chemie“ werden zwei wichtige nachhaltige Prozesse mithilfe neuer spektroskopischer Methoden an Teilchenbeschleunigern untersucht. Dazu Bauer: „Als erstes die direkte Aktivierung von Methan. Mit dem fortschreitenden Aufbrauchen der Erdölvorkommen wird Methan als Rohstoff für Treibstoffe und Großchemikalien immer wichtiger, weil es noch in großen Mengen vorhanden ist und einfach gewonnen werden kann“. Die direkte Umwandlung von Methan in nutzbare Produkte sei allerdings schwierig und erfordere exakt zugeschnittene Katalysatoren. „Gleiches gilt für die Umwandlung von klimaschädlichem CO2 in nutzbare Rohstoffe“, ergänzt Bauer. Diese chemische „Veredelung“ von Kohlendioxid stelle einen wichtigen Baustein in der Reduktion des gefährlichen Klimakillers dar.

Um die katalytischen Prozesse zu verstehen und zu verbessern, werden neue Methoden an Teilchenbeschleunigern entwickelt und etabliert. Bauer: „Dies wird ganz neue Einblicke in die Funktionsweise der eingesetzten Katalysatoren erlauben“. Eines der Highlights sei die Installation eines neuen Röntgen-Spektrometertyps am Teilchenbeschleuniger PETRA III in Hamburg.

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news-9958 Mon, 06 Aug 2018 10:01:00 +0200 Energieeffizient und exakt: Prof. Dr. Plessl und Prof. Dr. Kühne erhalten Forschungspreis der Universität https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/energieeffizient-und-exakt-prof-dr-plessl-und-prof-dr-kuehne-erhalten-forschungspreis-der-univer/ IT-Systeme haben heute einen Anteil von etwa 15% am weltweiten Stromverbrauch. Aufgrund ihres exponentiellen Wachstums besteht aus ökologischer und ökonomischer Sicht ein großes Interesse daran, die Energieeffizienz von Rechnersystemen zu steigern. Wie das möglich ist, zeigen Prof. Dr. Christian Plessl, Informatiker, und Prof. Dr. Thomas Kühne, theoretischer Chemiker, mit ihrem interdisziplinären Forschungsprojekt, das das Präsidium der Universität Paderborn nun mit einem 150.000 Euro dotierten Preis unterstützt.

Paradigmenwechsel in der Informationsverarbeitung

Informationstechnologien haben sich über nur wenige Jahrzehnte zu einer Schlüsseltechnologie entwickelt und üben heute einen starken sowie stetig zunehmenden Einfluss auf Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft aus. Von ihrem exponentiellen Wachstum ist nicht nur die Rechenleistung, sondern auch die Anzahl der IT-Systeme betroffen. Eine derart rasante Entwicklung bedarf umso dringender der Erforschung von energieeffizienten Rechenmethoden, was jedoch ein bekanntes Problem aufwirft: „Wenn eine reproduzierbare Berechnung und Speicherung von Information gefordert wird, stehen der weiteren Effizienzsteigerung eine Reihe von praktischen Beschränkungen im Wege. Am Ende wird die Effizienz durch eine harte physikalische Grenze, die sogenannte Landauer-Schranke, begrenzt“, erklärt Plessl, Professor für Informatik und Leiter des „Paderborn Center for Parallel Computing“ (PC²). Diese Hindernisse gilt es nun zu umgehen und zwar mit Hilfe von „Approximate Computing“. Kühne, Professor für theoretische Chemie am Department für Chemie, dazu: „Beim Konzept des „Approximate Computing”, was wir in diesem Projekt untersuchen möchten, handelt es sich um einen fundamentalen Paradigmenwechsel, bei dem man die exakte Reproduzierbarkeit bewusst aufgibt und inexakte Berechnung und Speicherung zulässt.“ Aus dieser Methode ergebe sich der Vorteil, dass sich grundsätzlich äußerst effiziente Berechnungen ermöglichen lassen und perspektivisch sogar die Landauer-Schranke unterboten werden kann.

Geringerer Energieverbrauch, höhere Datenmengen

Um das Vorhaben in die Tat umsetzen zu können, sind jedoch neue Rechenmethoden notwendig, die es erlauben, aus ungenauen Berechnungen exakte Resultate abzuleiten. Im Gegensatz zu konventionellen Computerchips (CPUs), die zwar sehr flexibel sind, allerdings viel ungenutzte Chipfläche für Operationen vorhalten, lässt sich mit anwendungsspezifischen Hardwarebausteinen (FPGA) maßgeschneiderter und energieeffizienter arbeiten. Hier soll mithilfe der in Paderborn maßgeblich mitentwickelten Simulationssoftware CP2K eine neuartige und fehlertolerante Berechnungsmethode vorgeschlagen werden. „Im Erfolgsfall hätte man mit diesem Projekt einen eindrücklichen Machbarkeitsnachweis für die Nützlichkeit von Approximate Computing weit über das wissenschaftliche Rechnen hinaus. Möglicherweise ließe sich dieses Konzept auch erfolgreich auf eine Vielzahl anderer Gebiete anwenden, wie zum Beispiel auf globale Optimierungsprobleme, numerische Mathematik, Computergraphik, Quantum Computing und maschinelles Lernen“, so Kühne. Auch fachübergreifend profitiere die Forschung an der Universität Paderborn von diesem Projekt, sagt Plessl: „Die Integration des „Approximate Computing“-Konzepts würde die in den Departments Chemie, Physik und Informatik verarbeiteten Datenmengen nicht nur erhöhen, sondern gleichzeitig den Energieverbrauch im Rechenzentrum PC² reduzieren.“

Plessl und Kühne erhalten den Forschungspreis in einem feierlichen Rahmen beim nächsten Neujahrsempfang der Universität Paderborn im Januar 2019. Der Forschungspreis der Universität richtet sich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit visionären Ideen, gewagten Hypothesen, kreativen und unkonventionellen Technologien oder innovativen und mutigen Methoden Projekte abseits des Mainstreams entwickeln.

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news-9950 Tue, 31 Jul 2018 08:46:00 +0200 Mit Licht zu sicherer Kommunikation https://nw.uni-paderborn.de/nachricht/news/mit-licht-zu-sicherer-kommunikation/ Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung für Physiker der Universität Paderborn Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung für Physiker der Universität Paderborn

Mit einer Summe von rund 2,8 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den Bereich der Quantenkommunikation an der Universität Paderborn. Jun.-Prof. Dr. Tim Bartley, Physiker, leitet im Rahmen der BMBF-Förderinitiative „Quantum Futur“ ab August eine Nachwuchsgruppe, die sich mit integrierter Quantenoptik und supraleitender Elektronik beschäftigt. Ziel ist es, durch den Einsatz von Lichttechnologie Quanteneffekte für eine sichere Kommunikation zu nutzen. Das Vorhaben hat eine Laufzeit von fünf Jahren.

„Quantentechnologien bieten viele neuartige Möglichkeiten, Informationen zu verarbeiten und zu übertragen sowie präzise Messungen durchzuführen“, erklärt Bartley. Der Schutz von sensiblen Daten und Informationen werde zunehmend wichtiger und sichere Kommunikationsnetzwerke somit unabdingbar. Mithilfe von Quanteneffekten könnten zuverlässige Verschlüsselungsmechanismen entwickelt werden, die auf den Gesetzen der Physik beruhen, so Bartley weiter.

Zentral seien hier die Erzeugung, Manipulation und Detektion von Photonen, kleinen Lichtteilchen. „Dazu werden etablierte Techniken aus der nichtlinearen Optik mit supraleitender Elektronik kombiniert“, ergänzt Bartley. Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur auf null fällt. Damit lässt sich elektrische Energie verlustfrei übertragen.

Bis 2023 erwarten die Wissenschaftler grundlegende Erkenntnisse für die Integration von Quantenkommunikationssystemen.

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