AKTUELLES
25.11.2020

Deutsches Zentrum für Lehrerbildung Mathematik (DZLM) wird verstetigt

Das Deutsche Zentrum für Lehrerbildung Mathematik (DZLM) wird Teil der am Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN) in Kiel neu eingerichteten Abteilung „Fachbezogener Erkenntnistransfer“. Das DZLM ist ein Netzwerk aus neun Hochschulen unter Leitung der Humboldt-Universität zu Berlin. Seit zehn Jahren entwickelt, implementiert und erforscht es bundesweit wirksame Fortbildungsangebote für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren, Lehrkräfte und Kita-Fachkräfte im Fach Mathematik. Initiiert wurde das DZLM von der Deutsche Telekom Stiftung, von der es bislang mit mehr als zehn Millionen Euro finanziert wurde.

„Die Arbeiten des DZLM haben gezeigt, dass Fortbildende weit mehr Kompetenzen benötigen, als nur sehr gute Lehrkräfte in ihren Fächern zu sein“, erläutert der bisheriger Direktor des DZLM und zukünftiger Direktor der neuen IPN-Abteilung, Professor Jürg Kramer, der auch Mitglied von IRIS Adlershof ist. „Unser Ansatz ist es daher, Fortbildende nicht nur fortbildungsmethodisch und erwachsenenpädagogisch, sondern ganz gezielt zu fachspezifischen Fragen bezüglich Inhalten und Lernprozessen von Lehrkräften in Fortbildungen zu qualifizieren. So gelingt es ihnen deutlich besser, Lehrkräfte und pädagogische Fachkräfte in deren täglicher Berufspraxis wirkungsvoll zu unterstützen. Wir freuen uns sehr, dass wir diese Arbeiten nun am IPN fortsetzen können“

IRIS Adlershof gratuliert herzlich und freut sich auf die weitere gute Zusammenarbeit.

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18.11.2020

Berlin wird Zentrum für Nationales Hochleistungsrechnen

Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) von Bund und Ländern etabliert insgesamt acht Zentren für „Nationales Hochleistungsrechnen“ (NHR), eines davon in Berlin. In die Förderung aufgenommen wurde dafür das Zuse-Institut Berlin (ZIB) als Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen der Berlin University Alliance (BUA), dem Exzellenzverbund der drei Berliner Universitäten Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Technische Universität Berlin sowie der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Prof. Alexander Reinefeld, Wissenschaftlicher Direktor am Zuse-Institut und Mitglied von IRIS Adlershof, freut sich: "Mit einer Fördersumme von ca. 72 Mio EUR hat das Zuse-Institut nun Planungssicherheit für die Beschaffung, Erneuerung und den Betrieb von HPC-Systemen über die nächsten zehn Jahre, wovon die universitäre Forschung insbesondere in Berlin und damit auch IRIS Adlershof profitieren wird." Er betont, dass mit der finanziellen Unterstützung durch das Land Berlin und den Bund auch die Fachberatung ausgebaut werden kann, um den Wissenschaftlern die effiziente Nutzung der komplexen Supercomputer und Datenanalysesysteme zu erleichtern.

IRIS gratuliert herzlich und freut sich auf die weitere fruchtbringende Zusammenarbeit.


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18.11.2020

Joachim Sauer erhält die Bunsen-Denkmünze 2020

Die Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie zeichnet HU-Professor Sauer, ehemaliges Mitglied und einer der Gründer von IRIS Adlershof, in Anerkennung seiner grundlegenden Arbeiten aus. Die Bunsen-Denkmünze wird seit 1908 an „Persönlichkeiten verliehen, welche die Ziele der physikalischen Chemie durch wissenschaftliche oder praktische Leistungen in hervorragender Weise gefördert haben“.  

IRIS Adlershof gratuliert herzlich.



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13.11.2020

Implementation of Flexible Embedded Nanowire Electrodes in Organic Light‐Emitting Diodes

Researchers in the HySPRINT joint lab Generative manufacturing processes for hybrid components (GenFab) of Humboldt-Universität zu Berlin (HU) and Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) have developed together with the Austrian Institute of Technology (AIT) a method to produce flexible transparent electrodes based on silver nanowires. Specifically, the nanowires are spray coated and embedded within a polymer resin on top of polyethylene terephthalate (PET) substrate.

Not only are the electrodes fabricated using solution-based approaches, but compared with the widely used indium tin oxide (ITO), the electrodes show higher stability in mechanical bending tests. "Since the spray coating approach in this work can be upscaled to larger areas", says Dr. Felix Hermerschmidt, senior researcher in the joint lab of HU and HZB, "this mechanical stability can be translated to an industrial process."

The researchers fabricated organic light-emitting diodes employing the developed ITO‐free nanowire electrodes. These show considerably higher luminance values at the same efficacy compared to their ITO‐based counterparts. As Dr. Theodoros Dimopoulos, senior scientist at AIT, points out, "Replacing ITO in optoelectronic devices is a key area of research and this work shows the possibilities of doing so without loss in performance."

GenFab, led by IRIS Adlershof member Prof. List-Kratochvil, is moving in laboratory rooms in the new IRIS-research building for further development.

The work has been published in physica status solidi rapid research letters and is featured on the cover of the November 2020 issue of the journal.


Publication
Lukas Kinner, Felix Hermerschmidt, Theodoros Dimopoulos, and Emil J. W. List-Kratochvil
Implementation of Flexible Embedded Nanowire Electrodes in Organic Light‐Emitting Diodes
Phys. Status Solidi RRL 14 (2020) 2000305
 

20.10.2020

Die Zukunft der Biomedizin?

Forscher der Humboldt-Universität und des Experimental and Clinical Research Centers (ECRC) haben das erste Infrarot basierte Mikroskop mit Quantenlicht gebaut. Durch ein gezieltes Verschränken der Photonen gelang ihnen eine Abbildung von Gewebeproben mit vorher unsichtbaren Bio-Merkmalen.

Forscher*innen der Emmy-Noether-Gruppe "Nichtlineare Quantenoptik" des Instituts für Physik und des IRIS Adlershof der Humboldt-Universität zu Berlin sowie des Experimental and Clinical Research Centers (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung von Charité – Universitätsmedizin zu Berlin und dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft, sind mit ihrem neuen Experiment auf der Titelseite der Fachzeitschrift Science Advances zu sehen. Ihnen gelang es erstmalig verschränkte Lichtteilchen (Photonen) für Mikroskopaufnahmen zu verwenden. Diese sehr überraschende Methode zur Quanten-Bildgebung mit undetektierten Photonen, wurde erst 2014 in der Arbeitsgruppe um den berühmten Quantenphysiker Anton Zeilinger in Wien entdeckt. Die ersten Aufnahmen zeigen Gewebeproben eines Mäuseherzens.

Die Gewebeprobe wird mit „unsichtbarem“ Licht im mittleren Infrarot (MIR) untersucht, ohne dieses Licht jemals zu sehen. Die Forscher verwenden hierfür einen normalen Laser und eine kommerzielle CMOS-Kamera. Dadurch ist dieser Ansatz für MIR-Mikroskopie nicht nur robust, schnell und rauscharm, sondern auch kostengünstig - was sie für Anwendungen in der realen Welt sehr vielversprechend macht. Dieser Einsatz von Quantenlicht könnte so zukünftig das Gebiet der biomedizinischen Mikroskopie unterstützen.

Quantenmikroskopie eines Mausherzens. Verschränkte Photonen ermöglichen die Erstellung eines hochauflösenden MIR-Bildes unter Verwendung einer CMOS-Kamera und extrem niedrigen Beleuchtungs­intensitäten. Im Bild: Absorption (links) und Phaseninformation (rechts) aus einem Bereich in einem Mausherz. Der gelbe Balken entspricht 0,1 mm, was etwa der Breite eines menschlichen Haares entspricht.

Die derzeitige Kameratechnik wird weitestgehend von silizium-basierten Technologien dominiert. Es gibt Milliarden von CCD- (charge coupled device) und CMOS- (complementary metal oxide semiconductor) Sensoren in Digitalkameras, Mobiltelefonen oder (autonomen) Fahrzeugen. Diese wandeln Licht (Photonen) in elektrische Signale (Elektronen) um. Aber wie auch unsere menschlichen Augen können diese Geräte den wichtigen mittleren IR-Bereich nicht sehen. Dieser Bereich ist für diese Geräte gewissermaßen unsichtbar, jedoch bspw. für die biomedizinischen Wissenschaften sehr interessant, da er wertvolle biochemische Informationen enthält, die es ermöglichen, verschiedene Biomoleküle voneinander zu unterscheiden. Die wenigen Kameratechnologien, die es in diesen wichtigen Wellenlängenbereich gibt, sind jedoch sehr teuer, raschbehaftet und unterliegen strengen Exportbeschränkungen. Deshalb bleibt das riesige Potenzial des MIR-Lichts für die Biowissenschaften bisher weitgehend ungenutzt. Doch die Forscher haben eine neue Lösung vorgeschlagen: „Der Einsatz einer wirklich kontraintuitiven bildgebenden Technik mit quantenverschränkten Photonen erlaubt es uns, den Einfluss einer Probe auf einen Lichtstrahl im mittleren Infrarot zu messen, ohne dass dieses Licht jemals detektiert werden muss“, erklärt Inna Kviatkovsky, die Hauptautorin der Studie.

Es handelt sich dabei nicht um eine Umwandlung oder ein so genanntes 'Ghost-Imaging', sondern die Technik beruht auf einem subtilen Interferenzeffekt: Zunächst wird ein Photonenpaar erzeugt, indem ein Pumplaser in einen nichtlinearen Kristall fokussiert wird. Dieser Prozess kann so eingestellt werden, dass eines der Photonen im sichtbaren Bereich und das andere im MIR-Bereich (unsichtbar) liegt. Das MIR-Photon beleuchtet nun die Probe und wird zusammen mit dem sichtbaren Photon und dem Laser zum Kristall zurückgeschickt. Hier findet die entscheidende Quanteninterferenz statt - und zwar zwischen den beiden Möglichkeiten, dass das Photonenpaar bei diesem ersten Durchgang erzeugt wird, und der Möglichkeit, nicht beim ersten Durchgang, sondern beim zweiten Durchgang durch den Kristall erzeugt zu werden. Jegliche Störung, z.B. eine durch die Probe verursachte Absorption, wirkt sich nun auf diese Interferenz aus, und interessanterweise kann diese durch alleinige Betrachtung der sichtbaren Photonen gemessen werden. Mit der richtigen Optik und Ausnutzung der räumlichen Verschränkung der Photonen kann man ein auf diesem Prinzip basierendes MIR-Mikroskop bauen, was das Team in seiner Arbeit zum ersten Mal gezeigt hat.

„Nach einigen anfänglichen Herausforderungen waren wir wirklich überrascht, wie gut dies an einer realen Gewebeprobe funktioniert“, bemerkt Kviatkovsky. „Außerdem bestrahlen wir die Proben nur mit extrem niedrigen Leistungen im MIR - so niedrig, dass keine Kameratechnik der Welt diese Bilder direkt erfassen könnte.“ Obwohl dies natürlich nur die erste Demonstration dieser Mikroskopietechnik ist, entwickelt die Gruppe um Dr. Sven Ramelow bereits eine verbesserte Version der Technik. Die Forscher stellen sich ein mit Quantenlicht betriebenes Mikroskop im mittleren IR-Bereich vor, das die schnelle Messung der detaillierten, lokalisierten Absorptionsspektren für die gesamte Probe ermöglicht. „Im Erfolgsfall könnte dies ein breites Anwendungsspektrum für markierungsfreies Bio-Imaging haben, und wir planen, dies mit unseren Kooperationspartnern vom ECRC intensiv zu untersuchen“, erklärt Dr. Sven Ramelow, Gruppenleiter am Institut für Physik und IRIS Adlershof der Humboldt-Universität und Initiator des Projekts.

Die Forschung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Emmy-Noether-Programms gefördert.

Publikation:
Inna Kviatkovsky, Helen M. Chrzanowski, Ellen G. Avery, Hendrik Bartolomaeus, and Sven Ramelow
„Microscopy with undetected photons in the mid-infrared.“
Veröffentlichung: 14. Oktober 2020 in Science Advances Issue 42, p. xxx

15.09.2020

IRIS-Nachwuchsforscher Michael Kathan erhält renommierten Preis für Photochemie

Für seine herausragende Dissertation "Photoswitching Reactivity: From remote-controlled to light-driven chemical systems" wurde Dr. Michael P. Kathan am 14. September 2020 mit dem Albert-Weller-Preis ausgezeichnet. Dies ist die zweite Auszeichnung nach dem Friedrich Hirzebruch-Promotionspreis 2020.

Michael Kathan, Jahrgang 1988, studierte Chemie an der Freien Universität Berlin und ETH Zürich, wo er sich mit Fluorchemie und gespannten Aromaten beschäftigte. Nach seinem Masterabschluss an der Freien Universität Berlin begann er seine Doktorarbeit 2015 in der Arbeitsgruppe von IRIS-Mitglied Prof. Stefan Hecht an der Humboldt-Universität zu Berlin, gefördert durch die Studienstiftung des deutschen Volkes.

Der Forschungsschwerpunkt von Michael Kathan lag auf der Kontrolle von chemischer Reaktivität und adaptiven Materialien mit Licht:
In innovativer Weise nutzte er Licht als Werkzeug, um den Verlauf chemischer Reaktionen kontrollieren und Materialeigenschaften steuern zu können. Dreh- und Angelpunkt der Dissertation von Michael Kathan ist die Entwicklung des Konzeptes der „Photo-Umpolung“, bei der das chemische Verhalten von Molekülen durch das dosierte Bestrahlen mit Licht verschiedener Farben grundlegend verändert werden kann. Die Jury hob in ihrer Begründung hervor, dass es Kathan in beeindruckender Weise gelänge, den Bogen von den physikochemischen Grundlagen über die Herstellung intelligenter Materialien bis hin zu neuen, nachhaltigen Konzepten zu spannen, die gesellschaftlich relevante Fragen aufgreifen. So eröffnet seine Forschung den Zugang zu kostengünstigen Sensormaterialien, die etwa den Frischezustand leicht verderblicher Lebensmittel anzeigen. Der lichtgesteuerte Auf- und Abbau von Kunststoffmaterialien verspricht zudem Fortschritte im Bereich des nachhaltigen Recyclings von Mischungen verschiedener Plastikprodukte.

Den Albert-Weller-Preis verlieh die GDCh gemeinsam mit der Deutschen Bunsen-Gesellschaft am 14. September 2020 auf der digital stattfindenden 27. Lecture Conference on Photochemistry. In diesem Jahr teilen sich die Auszeichnung zwei Nachwuchsforschende: Neben Michael Kathan erhielt sie Yusen Luo, die am Leibniz-IPHT und der Universität Jena promovierte und inzwischen als Post-Doc am Institut für Chemie und Pharmazie der Universität Erlangen tätig ist.

Kathans Forschung führte bereits zu mehreren Publikationen in einschlägigen Fachmedien. Seit dem Abschluss seiner Dissertation im Januar 2019 arbeitet Michael Kathan als Postdoktorand bei Prof. Ben Feringa an der Universität Groningen, Niederlande, an molekularen Motoren.

Wir gratulieren herzlich!