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Medizinische Überwachung: US-Forscher entwickeln elektronische Haut
Forscher haben erstmals Sensoren, LEDs und andere elektronische Systeme entwickelt, die wie ein hauchdünnes Pflaster auf der menschlichen Haut kleben. Die kaum sichtbare Elektronik faltet, biegt und dehnt sich und folgt so nahezu unbemerkt jeder Bewegung.
Aufgetragen wird sie einfach durch Anfeuchten mit Wasser - ähnlich einer temporären Tätowierung. Kabel, Kleber oder ein Durchstechen der Haut mit Nadeln sind dabei nicht nötig. „Das könnte ein wichtiger Durchbruch zu tragbarer Elektronik sein“, sagen die Forscher im Fachmagazin „Science“.
Die neue Plattform ermögliche es erstmals, elektronische Komponenten für medizinische Diagnostik, Kommunikation, Stromerzeugung oder zur Prüfung von Umweltbedingungen direkt und komfortabel auf der Haut zu tragen.
Für ihr „electronic epidermal system“ (EES) nutzten die Wissenschaftler Schaltkreise aus spiralig gewundenen oder membrandünnen Halbleiterbauteilen. Sie lassen sich dadurch dehnen, ohne zu reißen. Die nur wenige Mikrometer großen Komponenten fixierten sie auf einer transparenten, luftdurchlässigen Kunststofffolie.
„Alle etablierten Formen der Elektronik sind hart und steif. Biologie aber ist weich und elastisch. Dies ist ein Weg, beides zu integrieren“, sagt Yonggang Huang von der Northwestern University, einer der Forscher des internationalen und interdisziplinären Teams.
Die grundsätzliche Technologie sei vielseitig abwandelbar und vergleichsweise einfach herzustellen, berichten die Forscher. In ihren Versuchen bauten sie bereits tragbare Solarzellen, RFID-Chips, Drahtlosantennen, LEDs, verschiedenste Sensoren und Schaltkreise auf ihre Plattform. Die Entwicklung einer marktreifen Form durch eine eigens dafür gegründete Firma sei bereits in Arbeit.
Einsetzbar zur medizinischen Überwachung
Die praktische Anwendbarkeit ihres Systems demonstrierten die Forscher in mehreren Versuchen. Unter anderem setzten sie Probanden ihre elektronischen Pflaster auf Stirn, Hals oder Brust und maßen damit erfolgreich deren Hirnströme, Muskelsignale oder Herzschlag.
Farbstofflaser Was passiert, wenn Licht im Takt schwingt? Es entsteht ein Laserstrahl. Atome können Licht aussenden – beispielsweise immer dann, wenn sie durch Stöße oder Licht mit zusätzlicher Energie versorgt wurden. Wenn man ein angeregtes Atom ein zweites Mal bescheint, kopiert es die Eigenschaften der Energiequelle und strahlt Licht ab, das mit dem ursprünglichen im Takt schwingt und sich in dieselbe Richtung ausbreitet. Dieses Prinzip wird beim Laser auf die Spitze getrieben: Aus wenigen Lichtwellen werden hier unzählige Kopien erstellt. 1966 entdeckte Fritz Schäfer, dass auch organische Farbstoffe „Taktgefühl" besitzen und dazu angeregt werden können, Laserstrahlen auszusenden. Er erfand den Farbstofflaser, mit dem die Laser-Wellenlänge erstmals beliebig wählbar wurde.
Knautschzone Weil das klügere Auto eine Knautschzone hat – und das zu Recht: Die Knautschzone rettet weltweit Millionen von Menschen das Leben und ist eine der wichtigsten Erfindungen im Bereich der Fahrzeugsicherheit überhaupt. Der Erfinder Béla Barényi fand 1952 heraus, dass die Bewegungsenergie, die bei einem Aufprall entsteht, durch verformbare Teile der Karosserie absorbiert werden kann. Damit warf er die gängige Vorstellung über Bord, dass sichere Autos möglichst stabil sein müssen. Vielmehr bestimmte er drei Bereiche des Kraftfahrzeugs – eine starre Fahrgastzelle sowie die Bug- und Heckpartien –, die als Knautschzonen verformbar sind und im Falle einer Kollision das Fahrzeug verlangsamen. Das erste kluge Auto mit Knautschzone war übrigens der Mercedes-Benz W 111 – was ihm den liebevollen Spitznamen "Große Flosse" eintrug.
Nierensteinzertrümmerer Nierensteine werden zu Staub, indem man sie mit Stoßwellen zertrümmert. Diese Technik wurde von dem Flugzeugbauer Dornier erdacht und zur Marktreife gebracht. Die Ingenieure ließen sich bei ihrer Entwicklungsarbeit von einer Beobachtung inspirieren: Sie stellten fest, dass Regentropfen beim Aufprall auf die Tragflächen Haarrisse erzeugen und führten dies auf die Kraft von Stoßwellen zurück. Eine ähnliche Technik macht die Behandlung von Nierensteinen deutlich einfacher als früher. Dabei dient das menschliche Gewebewasser als Übertragungsmedium für die künstlich erzeugten Stoßwellen, mit deren Hilfe die Nierensteine gezielt zertrümmert werden. Was heute ein relativ unkomplizierter ambulanter Eingriff ist, war zuvor ein regelrechter Alptraum: Damals wurde operiert oder mit Schlingen versucht, die Steine zu entfernen – was häufig Verletzungen nach sich zog.
Blitzlicht Ein grollendes Gewitter lässt sich wohl kaum einsperren – ein Kamera-Blitz dagegen schon. Diese Erkenntnis ist dem Bauschlosser Artur Fischer zu verdanken, der mit mehr als 1.000 Patenten als einer der produktivsten Erfinder weltweit gilt. Es gelang ihm, das Blitzlicht in die Kamera zu integrieren und es an den Auslöser zu koppeln. Geboren war der erste synchron gesteuerte Blitz. Die zündende Idee kam ihm 1949, als seine Tochter fotografiert wurde. Der damals verwendete Pulverblitz, der außerhalb der Kamera betätigt wurde und mehrere Sekunden brannte, war ihm zu hell. Der Bastler dachte plötzlich an die Technik der mit elektronischen Anzündern versehenen Feuerzeuge aus hauseigener Produktion – und vollendet war der Geistesblitz.
Videorecorder In einem meist schwarzen, etwas klobigen Kasten, der es Ende der Siebzigerjahre unter der Bezeichnung "Videorekorder" zu großer Bekanntheit brachte, können Fernsehbilder aufbewahrt werden. Ermöglicht hat das zeitversetzte Fernsehen Eduard Schüller, der 1953 das sogenannte Schrägspurverfahren erfand. Heute arbeiten fast alle Videorekorder der Welt mit diesem Fernsehaufzeichnungsverfahren. Die ersten der vielversprechenden Geräte kamen bereits Anfang der Sechzigerjahre auf den Markt, wurden seinerzeit aber vornehmlich von Heimkino-Pionieren wie John Lennon und Paul McCartney genutzt. Erst in den Achtzigerjahren taten sich überall in der Bundesrepublik Video-Fans in Klubs zusammen, um Bänder auszutauschen und über neueste Gerätschaften zu fachsimpeln. Doch wenig später kündigte sich die nächste technische Errungenschaft an: Mitte der neunziger Jahre begann die DVD ihren Siegenszug und läutete das Ende des Videozeitalters ein.
Styroypor: Wie für den Menschen gilt bei Häusern die Regel: Je besser die Kleidung, desto weniger kann die Witterung ihnen etwas anhaben. Eine besonders funktionstüchtige Montur für das moderne Eigenheim hat das Unternehmen BASF erdacht. 1951 entwickelte es den Hartschaum Styropor aus dem Kunststoff Polystyrol. Seither hält das zu 98 Prozent aus Luft bestehende Material unzählige Häuser warm. Styropor isoliert deshalb so vortrefflich, weil Luft ein äußerst schlechter Wärmeleiter ist – so bleibt die Wärme drinnen und die Kälte draußen. Davon profitiert nicht nur der Hausbewohner, sondern vor allem auch die Umwelt.
Schraubstollenschuh: Mit einem Paar moderner Fußballschuhe an den Füßen. Dank dieses cleveren Schuhwerks gelang der deutschen Elf im WM-Finale 1954 der Sieg gegen die stark favorisierten Ungarn. In der Halbzeitpause schraubte der fränkische Schuhmacher und Adidas-Gründer Adolf Dassler den deutschen Spielern seine Erfindung – lange, dünne Kunststoffstollen – unter die Schuhe. Stollen, mit denen die Sportler auf dem vom Regen durchweichten Boden nicht wegrutschten und vor allem auch nicht einsanken. Das Prinzip der Wechselstollen gab es schon seit einigen Jahren. Aber Dassler kombinierte sie mit leichten Materialien, sodass die Schuhe den Kickern mehr Beweglichkeit und Tempo ermöglichten. Glück, Talent und diese Erfindung führten zum überraschenden Sieg der Außenseiter-Mannschaft, der als „Wunder von Bern" legendär wurde.
Faxgerät: Mithilfe einer in den Fünfzigerjahren bahnbrechenden Technologie lässt sich Papier zwischen Sender und Empfänger „fernkopieren". Dabei wird das Original zunächst vervielfältigt, in elektronische Signale umgewandelt und durch die Telefonleitung geschickt. Am anderen Ende der Leitung werden die digitalen wieder in druckbare Informationen zurückverwandelt. Die Rede ist natürlich vom Faxgerät, früher auch treffenderweise als „Fernkopierer" bezeichnet. Die Idee stammt von dem Elektrotechniker Rudolf Hell: Nachdem er schon andere elektrotechnische Geräte – wie beispielsweise das Fernschreibegerät „Hellschreiber" – entwickelt hatte, brachte er 1956 das erste Kleinfaxgerät zur Marktreife. Heute wird das Fax häufig in sogenannte Multifunktionsgeräte integriert, die auch scannen, drucken und kopieren können.
Trabant Dass man aus Pappe Autos bauen kann, beweist das Auto, das deshalb liebevoll „Rennpappe" genannt wurde. Der Hintergrund: In den Fünfzigerjahren waren besonders im Osten Deutschlands die Rohstoffe knapp. Dennoch sollte in der jungen DDR mit dem "Trabant" der Fahrzeugbau vorangetrieben werden. Als geeigneten Blechersatz entwickelte Diplom-Ingenieur Wolfgang Barthel "Duroplast", einen preiswerten Mix aus Baumwolle und Harzpulver. Das spätere Kultauto aus Zwickau erhielt im Laufe der Jahrzehnte eine Reihe von Spitznamen, "Plastebombe" zum Beispiel. Nur wenig erbaulicher war der Kosename "Sachsenporsche". Trotz aller Häme: Der Trabi wurde knapp drei Millionen Mal verkauft, seit er 1957 zum ersten Mal vom Band rollte. Doch die Käufer des DDR-Autos mussten geduldig sein: Die Wartezeit von der Bestellung bis zur Auslieferung betrug häufig bis zu 14 Jahre.
Desy Der Moment als Raum, Zeit und Materie entstanden, wird zwar Urknall genannt. Er hat aber mit einer Explosion im heutigen Sinne nichts zu tun – und verlief völlig geräuschlos. Mit dem von ihm geprägten Begriff „Big Bang" wollte der englische Forscher Fred Hoyle, die Urknall-Theorie eigentlich als unglaubwürdig abstempeln. Die Wissenschaftler am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY), nennen diesen Moment jedoch auch heute noch Urknall – und erforschen ihn seit dem Start ihres Teilchenbeschleunigers im Jahre 1959. In der Anlage der Helmholtz-Gemeinschaft werden dazu Elektronen in ringförmige „Urknallmaschinen" eingesperrt und mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zur Kollision mit Protonen gebracht. Davon erhoffen sich Forscher Antworten auf fundamentale Fragen wie etwa „Wie entstand die Welt?" Eines steht dabei bereits fest: Besonders laut ging es dabei nicht zu.
Kaltlicht-Endoskopie Bereits Ende des 19. Jahrhunderts konnten Mediziner mit der Röntgentechnik Knochen und Organe abbilden. Das Innere von Organen und Körperhöhlen blieb ihnen jedoch weiterhin verborgen – wenn sie sich nicht eines Skalpells bedienen wollten. Einen deutlich sanfteren Zugang zu den versteckten Regionen des Körpers ermöglichte die Erfindung des Kaltlicht-Endoskops. Endoskope sind schlauch- oder röhrenförmige Instrumente, die über ein optisches System und eine Lichtquelle die Bilder aus dem Körperinneren für den Arzt außen sichtbar machen. Zusätzlich kann eine kleine Kamera die Bilder auf einen Monitor übermitteln. Um Hitzeschäden an den zu untersuchenden Organen zu vermeiden, kommen hierbei seit 1960 Kaltlichtquellen zum Einsatz. Dabei wird das Licht über einen Glasfaserleiter zum Untersuchungsort geleitet. In Deutschland brachte der Chirurgiemechaniker Karl Storz diese Methode zum Erfolg.
Die Pille Am 1. Juni 1961 beginnt in Deutschland eine Revolution: Mit „Anovlar" bringt die Schering AG die erste Antibabypille auf den europäischen Markt – zunächst getarnt als Medikament gegen Menstruationsbeschwerden, bei dem die „Unfruchtbarkeit während der Einnahme" nur als Nebenwirkung im Beipackzettel erwähnt wird. Mit der Schlagzeile „Eine Pille regelt die Fruchtbarkeit" rückt der Stern jedoch wenig später die vermeintliche Nebenwirkung ins Zentrum und löst damit eine kontrovers geführte Diskussion in der Öffentlichkeit aus. Während die einen die Pille als das Symbol sexueller Befreiung und des Selbstbestimmungsrechts der Frau feierten, versinnbildlichte sie für andere den Sittenverfall und das Ende der Moral. Inzwischen hat sich der Aufruhr um das sicherste Verhütungsmittel der Welt längst gelegt. Von Millionen von Frauen täglich eingenommen, ist sie das erfolgreichste Medikament aller Zeiten.
PAL Beinahe 37 Jahre lang wusste der Fernsehzuschauer nicht, ob die Dame in rot oder grün zum Ball ging oder in welcher Hemdfarbe der Kommissar das Verhör führte. Erst 1967 endeten die schwarz-weißen Jahre des TV, der Startschuss für das bunte deutsche Fernsehen fiel. Den Grundstein dafür legte 1962 der Elektrotechniker Walter Bruch mit der Entwicklung des „Phase Alternating Line"-Verfahrens (PAL). Die Basis für das neue Farbcodiersystem war das amerikanische Fernsehformat NTSC, das wegen seiner häufigen Farbfehler auch scherzhaft „Never The Same Colour" genannt wurde. Beim PAL-Verfahren werden Farbschwankungen automatisch ausgeglichen und die Bildqualität bleibt konstant. PAL setzte sich in den folgenden Jahren in Europa und fast allen Ländern Asiens, Afrikas und Südamerikas durch.
Scanner Dank der Erfindung des Scanners - aus dem Englischen, "to scan" = abtasten - durch Rudolf Hell können Bild- und Textvorlagen seit 1963 in den Computer eingelesen werden. Scanner arbeiten in der Regel nach folgendem Prinzip: Das zu erfassende Objekt, zum Beispiel eine Zeitungsseite, wird beleuchtet. Die Sensoren im Scanner sprechen auf das reflektierte Licht an und geben die entsprechenden digitalen Informationen in Form eines Rasters aus Bildpunkten an den Computer weiter. Die Qualität des Scans ist umso besser, je höher die Auflösung ist. Diese ergibt sich aus der Anzahl der Bildpunkte. Ob die Zeitungslektüre allerdings für den Computer ebenso interessant und unentbehrlich ist wie für die meisten Menschen, ist fraglich.
Jugend forscht Spätestens seit 1965 ist klar: In der Jugend steckt viel mehr! Damals rief der damalige stern-Chefredakteur Henri Nannen erstmals zur Teilnahme an "Jugend forscht" auf. Er startete damit eine breit angelegte Initiative, um qualifizierte Nachwuchswissenschaftler in Deutschland zu fördern. Während in der ersten Runde gerade einmal 244 Mädchen und Jungen um die Wette forschten, präsentieren heute jährlich rund 10.000 Jugendliche ihre Ideen einer Expertenjury. Die Mehrzahl der ehemaligen Jungforscher entscheidet sich später für einen naturwissenschaftlich-technischen Berufsweg. Einige machen sogar richtig Karriere, wie etwa der Vater der Pisa-Studie Andreas Schleicher, die Leibniz-Preisträgerin Gisela Anton oder der SUN-Microsystems-Gründer Andreas von Bechtolsheim.
Nobelpreis für Konrad Emil Bloch Das Cholesterin ist Schuld: Durch Ablagerungen des Lipids an den Arterien-Innenwänden kommt es zu einer Verengung und Verhärtung der Gefäße, die im Volksmund „Verkalkung" genannt wird. Da das Blut nicht mehr ungehindert fließen kann, steigt die Gefahr, dass es zu einem Schlaganfall oder Herzinfarkt kommt. Bereits in den Fünfzigerjahren diskutierten Mediziner über den Zusammenhang zwischen Cholesterin und Arterienverkalkung. Wie aber die Substanz im Körper entsteht und wie sie andere Komponenten des Stoffwechsels beeinflusst, blieb zunächst ein Rätsel. Licht ins Dunkel brachten der deutschstämmige US-Amerikaner Konrad E. Bloch und der Münchener Feodor Lynen. Die Forscher identifizierten den chemischen Vorgang, bei dem der Körper Essigsäure in Cholesterin umwandelt. Mit ihren Entdeckungen legten sie den Grundstein für die Therapie von Stoffwechselstörungen und die Entwicklung von Cholesterin senkenden Medikamenten. 1964 wurden sie dafür mit dem Nobelpreis für Medizin geehrt.
Nobelpreis für Karl Ziegler Sie sind sozusagen die Urväter aller Tupper-Partys: 1953 entdeckte der deutsche Wissenschaftler Karl Ziegler gemeinsam mit seinem italienischen Kollegen Giulio Natta eine Möglichkeit, Polyethylen besonders preisgünstig herzustellen. Mit Hilfe der „Ziegler-Natta-Katalysatoren" konnten verschiedene Kunststoffe, neben Polyethylen auch Polypropylen, nun auch bei Normaldruck erzeugt und verarbeitet werden – statt wie bisher bei einem Druck von rund 14.000 bar und einer Temperatur von etwa 170° Celsius. In Rekordzeit baute die Frankfurter Hoechst AG die erste Anlage und der Einzug von Kunststoffprodukten in die Küche nahm ihren Lauf: Schüsseln, Wannen, Eimer, aber auch Verpackungsmaterialen ersetzen ihre hölzernen oder metallischen Verwandten – Bahn frei für die Tupperdosen. Für diese bahnbrechende Entdeckung erhielten Ziegler und Natta 1963 den Nobelpreis für Chemie.
Funkuhr Im antiken Rom wurden Sklaven in die Stadt geschickt, um die Zeit zu holen. Diese lasen sie dann von Sonnen- oder Wasseruhren ab und brachten sie nach Hause. Heute können wir auf wesentlich bequemerem Wege erfahren, wie spät es ist. So mancher Armband-Chronometer, Wecker oder PC weiß scheinbar von ganz alleine, was die Stunde geschlagen hat: Gemeint sind die Funkuhren. Denn sie können das von einem Langwellen-Sender – in Mitteleuropa beispielsweise das von der Atomuhr nahe Frankfurt am Main – ausgestrahlte Zeitsignal empfangen und automatisch übernehmen. Zu verdanken haben wir diese Technologie dem Nachrichtentechniker Wolfgang Hilbert, der die digital kodierte Zeitübertragung für Funkuhren 1967 zum Patent anmeldete und die ersten Modelle der selbstständigen Zeitmesser entwickelte.
Kleinstrechenautomat DA4 Bevor Festplatte, DVD und USB-Stick erfunden wurden, speicherte man Daten mechanisch mit Lochkarten. Die Vorläufer von heutigen Computern waren Großrechner, die ganze Räume einnahmen. Nikolaus Joachim Lehmann wollte das ändern. Am Institut für Maschinelle Rechentechnik in Dresden legte der deutsche Informatiker den Grundstein zur Entwicklung des „Personal Computer", den man inzwischen in den meisten Haushalten findet. Am 17. Januar 1963 lieferte ein von Lehmann entwickelter Kleinst-Rechenautomat, der „D4a", zum ersten Mal ein Resultat. Das Gerät war damals eine Sensation: Es war so klein, das es auf dem Schreibtisch Platz hatte. Ab 1966 wurde der Rechner in veränderter Form durch den Volkseigenen Betrieb Büromaschinenwerke Zella Mehlis in Serie hergestellt. Rund 3.000 Stück des kleinen technischen Wunders wurden produziert.
LCD-Display Egal was man sonst über die Entwicklung des Fernsehens denken mag – zumindest hinsichtlich der Qualität der Fernseher stieg das Niveau beständig. Immer größere, flachere und leichtere Monitore liefern uns heute gestochen scharfe und absolut flimmerfreie Bilder ins heimische Wohnzimmer. Zu verdanken ist dies der Flüssigkristallanzeige, auch LCD genannt (liquid crystal display). Bei LC-Displays befinden sich flüssige Kristalle zwischen zwei dünnen Glasplatten. Durch von außen angelegte elektrische Spannung kann man die Kristalle so verdrehen, dass sie entweder Licht durchlassen oder Licht sperren. Im Gegensatz zu den früheren Röhrenmonitoren bilden Flachbildschirme jedes Pixel einzeln ab. Alle heutigen Entwicklungen gehen übrigens zurück auf den deutschen Physiker Otto Lehmann, den „Urvater" der Flüssigkristallforschung.
Chipkarte Bereits in den Sechzigerjahren setzten große Banken alles auf Plastik – mit der EC-Karte. Der Magnetstreifen, mit dem sie ausgestattet war, konnte bereits Daten speichern. Jedoch waren sie nicht hinreichend gegen Manipulation geschützt. Bald wurde der Ruf nach einem Speichermedium laut, das vor unerlaubtem Zugriff besser schützte. Jürgen Dethloff und Helmut Gröttrup fanden die Lösung: 1969 meldeten sie das Patent für eine Karte mit integriertem Schaltkreis – dem Chip – an. Im Gegensatz zu ihren Vorgängern verfügt diese über deutlich mehr Speichervolumen sowie einen beschreib- und lesbaren Datenspeicher, der gegen Eingriffe geschützt werden kann. Heute ist die Chipkarte aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken: Scheck-, Kredit- und Patientenkarte – alle wichtigen Daten finden in Plastik verpackt in unserer Brieftasche Platz. Und auch die EC-Karte ist mittlerweile mit einem Chip versehen.
Spielekonsole Seit 1969 ist es kein Ding der Unmöglichkeit mehr, auf dem Sofa Ping-Pong zu spielen. Damals erfand der Deutsch-Amerikaner Ralph Baer die erste Videospielkonsole der Welt – die "Brown Box". Dieser rechteckige Holzklotz konnte selbst nur einfachste Grafikelemente darstellen, weshalb zusätzlich eine mit einem Spielfeld bedruckte Plastikscheibe auf den Fernsehbildschirm befestigt werden musste. Mit zwei Drehreglern an beiden Seiten, einer für die Vertikal-, der andere für die Horizontalachse gedacht, bediente man seine Spielfigur. Das wohl berühmteste Spiel das der Prototyp beherrschte, war "Ping Pong". Baers Arbeitgeber ließ sich die Idee patentieren und verkaufte eine Lizenz an den Fernsehgeräte-Hersteller Magnavox. Der baute das braune Kästchen nach und brachte sie unter dem Namen „Odyssey" in die Regale und in den folgenden drei Jahren in über 350.000 Wohnzimmer.
Airbag Explosionen gelten als gesundheitsgefährdend. Wenn es knallt, sollte man in den meisten Fällen möglichst weit weg sein. Sofern sich allerdings dank einer kontrollierten Explosion ein Beutel rasend schnell mit Luft füllt, kann das Leben retten. Die Technologie des Airbags kommt ohne einen kleinen Knall nicht aus. Mercedes begann bereits 1966 mit ersten Versuchen, wie im Falle eines Unfalls ein Luftsack den Aufprall des Fahrers abfedern könnte. Pressluft etwa war zum Aufblasen eines Beutels viel zu langsam – der Vorgang musste in Sekundenbruchteilen abgeschlossen sein, damit er seine Wirkung nicht verfehlte. Mit dem Sprengstoff Natriumacid fanden die Entwickler schließlich das ideale Treibmittel, um den rettenden Ballon schnell genug mit Luft zu füllen. Im Herbst 1971 meldet Mercedes den ersten voll funktionsfähigen Airbag zum Patent an.
Schaltsekunde Nicht nur die am 29. Februar Geborenen wissen: Die Erde hält sich bei ihren Umdrehungen und Rotationen nicht an unsere Regeln. Sie lässt sich ein wenig mehr Zeit, daher können nicht alle Jahre gleich lang sein. Alle vier Jahre wird ein Schaltjahr fällig, das einen Tag länger dauert – denn eigentlich braucht die Erde bei ihrem Weg um die Sonne nicht 365 Tage, sondern einige Stunden mehr. Doch auch bei der Umdrehung um ihre eigene Achse trödelt sie ein bisschen. Eine Ursache dafür ist etwa der Einfluss von Ebbe und Flut auf die Erdrotation. Um die Diskrepanz von Menschenzeit und Erdzeit auszugleichen, hat man 1972 die Schaltsekunde eingeführt – entweder am 1. Juli oder 1. Januar werden nach Bedarf in der Nacht die Uhren eine Sekunde „angehalten". 32 Sekunden wurden in den vergangenen 37 Jahren eingefügt, damit Mensch und Weltkugel gleich ticken.
Hybridmotor Wenn sie es schlau anstellen, ja. Die meisten Autos laufen mit einem Verbrennungsmotor und brauchen Benzin oder Diesel. Elektromotoren kommen seltener zum Einsatz, etwa in Versuchs- oder Spezialfahrzeugen. Der Hybridmotor vereint beide Technologien – und nutzt klug ihre jeweiligen Vorteile: Er verbindet, je nach Fahrsituation, den leistungsfähigen Verbrennungsmotor über ein Steuergerät mit dem umweltfreundlichen und leisen Elektromotor. So kommt beim Anfahren und langsamen Fahren der Elektromotor zum Einsatz, bei höherem Tempo übernimmt der Verbrennungsmotor. 1973 entwickelte die Technische Universität Aachen den ersten Hybridantrieb. 1997 stieg Audi als erster und bisher einziger europäischer Autohersteller mit dem A4 Duo in die Serienfertigung ein
ABS Eine Blockade der Räder kann dazu führen, dass der Fahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug verliert – das Auto bricht aus der Spur aus. Früher kam es besonders bei Vollbremsungen zu dieser gefährlichen Situation. Um nicht im Graben oder an der Leitplanke zu landen, blieb dem Fahrer nur, stakkatoartig zu bremsen – die Stotterbremse. Seit 1978 kann das gefährliche Blockieren weitaus wirksamer mit dem Antiblockiersystem – kurz ABS – verhindert werden. Dank dieser Technologie bleibt auch bei Vollbremsungen die Lenkung des Autos voll funktionsfähig und Hindernisse auf der Fahrbahn können gegebenenfalls umfahren werden. Im Einzelfall, insbesondere bei losem oder matschigem Boden, kann das System jedoch zu Bremswegverlängerungen führen. Das ist aber deutlich weniger gefährlich, als die Kontrolle über das Fahrzeug zu verlieren.
Walkman Auch beim Joggen oder auf Reisen ist das Ensemble gerne mit von der Partie. Der Walkman von Sony änderte 1979 die Weise, wie Musik konsumiert wird, und wurde so Ausdruck einer völlig neuen Lebenskultur. Musik zum Mitnehmen – ob klassische Orchesterklänge oder Popmusik – ist bis heute angesagt, nur haben MP3-Player und iPod den Platz des damaligen Kultgeräts eingenommen. Was aber nur wenige wissen: Schon bevor der Walkman unsere Hörgewohnheiten revolutionierte, war es möglich, unterwegs Musik zu hören – dank einer Erfindung des Aachener Unternehmers Andreas Pavel. Die Rede ist vom sogenannten Stereobelt, einem 1977 als "körpergebundene Kleinanlage für die hochwertige Wiedergabe von Hörereignissen" zum Patent angemeldeten Hi-Fi-Gerät. Es war dem Walkman so ähnlich, dass es zu einem 24-jährigen patentrechtlichen Streit zwischen Sony und Pavel kam. Erst 2004 wurde dieser durch einen außergerichtlichen Vergleich beendet.
Sigmund Jähn Ein Deutscher kann schwerelos sein. Den Beweis lieferte der Kosmonaut Siegmund Jähn, der am 28. August 1978 mit der Rakete Sojus 31 vom kasachischen Baikonur aus gen Weltall startete. Damit war der DDR-Bürger der erste Deutsche im All, und wurde in seinem Heimatstaat über Nacht zur Berühmtheit. Zusammen mit dem sowjetischen Kommandanten Waleri Bykowski umkreiste der Sachse aus Morgenröthe-Rautenkranz knapp acht Tage lang die Umlaufbahn der Erde. Mit seiner Multispektralkamera MKF 6 leistete er einen wichtigen Beitrag zur Fernerkundung der Erdoberfläche. Außerdem führte er zahlreiche Experimente durch, unter anderem zur Auswirkung der Schwerelosigkeit auf das Sprech- und Hörvermögen. Am 3. September 1978 kamen Jähn und Bykowski von ihrem Höheflug zurück und landeten mit ihrer Raumkapsel unsanft in der Steppe Kasachstans.
Ewigkeitsglühlampe Die Bezeichnung für die von dem ostdeutschen Erfinder Dieter Binninger entwickelte Glühlampe ist nicht ganz zutreffend: Zwar hält sie weitaus länger als herkömmliche Birnen, nämlich stolze 150 000 statt 1000 Stunden. Dennoch quittiert auch dieser geduldige Lichtspender nach durchschnittlich 17 Jahren seinen Dienst. Die erhebliche Steigerung der Leistung kann auf drei Innovationen zurückgeführt werden: Ein neuer Glühfaden, ein edelgasgefüllter Glasfaden und eine Diode als Dimmer. Beim Patentamt stieß Binninger auf Widerstände, die vermutlich auf Absprachen eines internationalen Kartells zurückzuführen sind. 1984 konnte er seine Erfindung schließlich patentieren lassen. Sieben Jahre später stürzte der Erfinder in seinem Privatflugzeug ab, kurz bevor die Lampen endlich in Produktion gehen sollten. Noch heute haben handelsübliche Glühbirnen eine Dauer von nur 1000 Stunden.
Rastertunnelmikroskop Eigentlich sind Atome viel zu winzig – selbst unter einem herkömmlichen Mikroskop entziehen sie sich neugierigen Blicken. Jahrzehntelang arbeitete die Wissenschaft daran, die Zwergenteilchen sichtbar zu machen. Im Jahr 1981 war es so weit: Dem Deutschen Gerd Binnig und seinem Schweizer Kollegen Heinrich Rohrer gelang eine bahnbrechende Erfindung: das Rastertunnelmikroskop. Mit ihm war es erstmals möglich, einzelne Atome und Moleküle zu visualisieren. Dabei wird die untersuchte Oberfläche von einer feinen Spitze des Mikroskops "abgetastet". Bereits Höhenveränderungen von einem Hundertstel Nanometer lassen sich so erkennen und dann mit Hilfe von Computerprogrammen darstellen. Dieser winzige Größenunterschied ist kaum vorstellbar: Ein menschliches Haar ist sieben Millionen Mal dicker. Für ihre erfinderische Leistung erhielten Binning und Rohrer 1986 den Nobelpreis für Physik.
Retortenbaby Aus der Tierwelt gibt es viele Beispiele für Fortpflanzung ohne Liebesspiel, etwa bei Fischen. Seit gut 30 Jahren kann sich nun auch der Mensch ganz ohne Sex vermehren. Nachdem in Großbritannien bereits 1978 das erste im Reagenzglas gezeugte Baby der Welt geboren wurde, kam am 16. April 1982 das erste deutsche "In-vitro-Kind" zur Welt. Der Junge wog 4.150 Gramm und wurde per Kaiserschnitt im Erlanger Universitätsklinikum entbunden. Gut neun Monate zuvor hatte das Team um den Reproduktionsmediziner Siegfried Trotnow eine Eizelle der Mutter mit einem Spermium des Vaters zusammengebracht. Dank der Fortschritte in der „In-vitro-Fertilisation" können Mediziner heute vielen Paaren ihren Kinderwunsch erfüllen – etwa wenn es mit der Fortpflanzung auf herkömmlichem Weg nicht klappt.
Grüne Gentechnik Die "Grüne Gentechnik" prägt das Bild der Pflanze von morgen. So können ihnen beispielsweise Witterungsbeständigkeit und Resistenz gegen Schädlinge einprogrammiert werden. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für das "Einbauen" artfremder Gene in das Erbgut von Pflanzen schuf der Molekularbiologe Jozef Schell, unter anderem tätig am Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung Köln. Mit seinem Team stieß er auf eine nützliche Eigenschaft des Bakteriums Agrobacterium tumefaciens: Dieses schleust einen Teil seiner DNA in das Erbgut der befallenen Pflanze ein und löst dort Zellwucherungen aus. Wissenschaftler konnten im Anschluss das krank machende Potenzial des Bakteriums ausschalten und benutzen es nun einfach als Transportmittel für die Umprogrammierung des Pflanzen-Erbguts.
Gründung Ariane Space Ihr Wollfaden soll den Minotaurus aus dem Labyrinth gelotst haben, die Europäer katapultiert sie in den Weltraum: Ariane. Mit der Entwicklung einer Trägerrakete, die den französischen Namen der Gestalt aus der griechischen Mythologie trägt, verfolgen vor allem Frankreich und Deutschland bereits seit Mitte der 1960er Jahre den Traum von einer europäischen Raumfahrt. Ihr Ziel: eine Trägerrakete zu bauen, die mit russischen und amerikanischen Modellen mithalten und Satelliten in niedrige ebenso wie in hohe Umlaufbahnen befördern kann. 1980 wurde mit "Arianespace" das erste Unternehmen für die rein kommerzielle Raumfahrt gegründet. Bis heute starten die rund 50 Meter hohen Raketen von Kourou in Französisch-Guyana. So nah am Äquator ist die Eigendrehgeschwindigkeit der Erde höher – eine von dort gestartete Rakete spart um bis zu 15 Prozent Treibstoff gegenüber Starts von anderen Weltraumbahnhöfen aus.
Alfred-Wegner-Institut Gäbe es das U-Boot Nautilus mit seinem Kapitän Nemo – beschrieben vom französischen Schriftsteller Jules Verne – tatsächlich, das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven hätte es wohl längst entdeckt. Denn seit 1980 forschen seine Wissenschaftler in den eisigen Tiefen der Polarmeere. Dabei suchen sie nicht nach verborgenen Schätzen oder Meerjungfrauen, sondern ergründen, warum und wie sich unsere Umwelt verändert. Die Wechselwirkungen innerhalb und zwischen den verschiedenen Ökosystemen untersuchen sie besonders genau. Auch in gemäßigteren Breiten und an Land gehen sie diesen Fragen nach und beraten mit ihren Erkenntnissen sogar die Bundesregierung in wichtigen Fragen.
Ozonloch Das Ozonloch können wir nicht sehen – und doch spüren wir seine Auswirkungen, die das Leben auf der Erde bedrohen können: Wird die schützende Ozonschicht zerstört, gelangt die teils schädliche UV-Strahlung ungefiltert auf die Erde. Folgen für den Menschen können Hautschäden bis hin zu Hautkrebs sein. Heute wissen wir, wie sich der weitere Abbau des Ozons in der Stratosphäre verhindern lässt. Das ist Forschern wie dem Nobelpreisträger für Chemie Paul Josef Crutzen zu verdanken. Er fand am Mainzer Max Planck Institut für Chemie die wissenschaftliche Erklärung dafür, weshalb der schädliche Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW), die Ozonschicht viel schneller zerstört als ursprünglich angenommen. Bis in die 1980er Jahre hinein wurde FCKW standardmäßig in Kühlschränken und Spraydosen verwendet. Ein Erfolg seiner Arbeit ist, dass von ihnen nun keine Gefahr mehr für die Ozonschicht und den Menschen ausgeht.
MP3 Schallplatten, Kassetten und selbst CDs: So manche Musiksammlung wog früher einige Zentner – sehr zum Leidwesen von Umzugshelfern. Gut, dass das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen in Erlangen im Jahr 1987 ein Komprimierungsverfahren für Musiksammlungen entwickelt hat, das Lieder in Bits und Bytes statt in Gramm und Kilo vermisst – das MP3-Format. Das Team um Professor Karlheinz Brandenburger hat die Datenmenge auf ein Zwölftel der ursprünglichen digitalen Größe verringert. Die private Musikbox kann heute dank dieser Platzersparnis bequem auf dem Computer verwaltet und abgespielt werden. Auf dem MP3-Spieler lässt sich unser gesamter Musikvorrat sogar überallhin mitnehmen – ganz einfach in der Hosentasche.
Laparoskopie "Chirurgie für die Schönheit" – so hätten die Zeitungen missverständlicherweise aufmachen können, als sie Ende der 1980er Jahre von einem neuen Operationsverfahren berichteten, bei dem so gut wie keine Narben mehr zurückbleiben. Denn bei der Laparoskopie, auch Bauchspiegelung genannt, werden für Operationen im Bauchinnern lediglich winzig kleine Schnitte in der Bauchdecke durchgeführt. Die erste Entfernung einer Gallenblase mit diesem Verfahren markierte 1987 den Anfang der minimal-invasiven Chirurgie. Heute gehört sie zum Klinik-Alltag. Im Gegensatz zur offenen Chirurgie verletzt man bei solchen Eingriffen Haut und Weichteile nur minimal. Die Logik dahinter ist einfach: Je weniger verletzt wird, desto weniger muss heilen. Die Gesundheit steht also im Mittelpunkt, nicht die Schönheit.
IWR Nirgendwo kennt man sich mit Zahlen so gut aus wie hier: im Interdisziplinären Zentrum für wissenschaftliches Rechnen (IWR) an der Universität Heidelberg. Zahlen helfen hier Mathematikern, Informatikern, Physikern und anderen Naturwissenschaftlern bei der Analyse komplexer Zusammenhänge – beispielsweise unserem Klima. So versuchen die Wissenschaftler mit komplizierten Modellen unter anderem zu erklären, warum ein Schmetterling am Amazonas einen Wirbelsturm in China auslösen kann – ein Phänomen der Chaostheorie. Das ist alles andere als Zahlenspielerei, sondern bringt Ergebnisse hervor, die immer wieder den Weg in die wirtschaftliche Praxis finden. Die Grundlagenforschung des IWR wurde daher bereits mehrfach ausgezeichnet. Wenn sich Zahlen also ein Zuhause aussuchen könnten, dann wäre es wohl hier.
GMR-Effekt Hier sind Speichereinheiten im Computer gemeint. Der Physiker und Nobelpreisträger Peter Grünberg entdeckte 1988 zeitgleich mit dem Franzosen Albert Fert den sogenannten Riesen-Magnetowiderstand (giant magnetoresistance oder GMR). Dieser GMR tritt in "Sandwich"-Strukturen auf, die aus Nanometer dünnen Schichten bestehen, die abwechselnd magnetisch und nichtmagnetisch sind. Die magnetischen Schichten beeinflussen sich trotz der trennenden Schicht gegenseitig. Sie erzeugen einen elektrischen Widerstand, der sich um bis zu 50 Prozent steigert, wenn sie entgegengesetzt magnetisiert sind. Verwendung findet der GMR-Effekt zum Beispiel in Magnetspeicher-Festplatten im Computer. Durch in Schichten „gestapelte Bits" kann die Speicherdichte des Rechners erhöht werden.
Goseck-Ausgrabung Schon unsere Vorfahren nahmen den Himmel systematisch ins Visier. Beweis dafür ist das älteste Sonnenobservatorium der Welt bei Goseck in Sachsen-Anhalt. 1991 entdeckte ein Luftbild-Archäologe die 7.000 Jahre alte Anlage zufällig bei einem Erkundungsflug, bis 2004 wurde sie vollständig ausgegraben. Zum Vorschein kamen ein kreisförmiger Graben mit 75 Metern Durchmesser sowie drei Tore. Von der Mitte des Kreises aus konnte durch das erste Tor exakt der Sonnenaufgang und durch das zweite Tor der Sonnenuntergang zur Wintersonnenwende beobachtet werden. 2005 wurde der Sensationsfund originalgetreu wiederaufgebaut.
FCKW-freier Kühlschrank Seit dem 15. März 1993 können Kühlschränke das Klima schonen. Denn damals geht eine Weltneuheit in Serienproduktion: Ein Kühlschrank, der komplett ohne den Ozonkiller FCKW auskommt. Hergestellt von der sächsischen Firma Foron revolutioniert er drei Jahre nach der Wende den deutschen Kühlschrankmarkt. Die ersten Prototypen des klimaschonenden Geräts hatte Greenpeace finanziert. Die Umweltorganisation startet auch eine breit angelegte Anzeigenkampagne für den "Greenfreeze" und geht kreuz und quer durch die Bundesrepublik auf Werbetour. Die Aktionen zeigen Wirkung: Schon nach kurzer Zeit gehen rund 65.000 Vorbestellungen ein, die Ökogeräte werden zum Verkaufsschlager.
ICE-Start Zumindest wenn man im Bord-Restaurant eines InterCity-Express (ICE) speist, ist es bequem möglich, bei 280 Km/h Suppe zu essen. Seit 1991 sind die weißen Hochgeschwindigkeitszüge mit der roten Bauchbinde unter dem Motto „Halb so schnell wie das Flugzeug und doppelt so schnell wie das Auto" auf Deutschlands Schienen unterwegs. Der erste ICE erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 280 Stundenkilometern und war damit eine technische Revolution. Die neueren Generationen des Prestigeprojekts der Deutschen Bahn sind mit bis zu 330 km/h sogar noch flotter unterwegs. Heute steigen täglich etwa 180.000 Passagiere in einen der inzwischen mehr als 240 Schnellzüge. Das Netz verbindet die meisten großen Städte in Deutschland miteinander und steuert darüber hinaus auch Ziele in Österreich, der Schweiz, Belgien, Frankreich, Dänemark und in den Niederlanden an.
Tiefbohrprojekt Weiden "Wer suchet, der findet". Frei nach diesem Sprichwort suchten Mitarbeiter des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung nach Antwort: „Was lässt sich unter der Erdoberfläche finden?" In 9.000 Meter Tiefe. Dazu riefen die Geologen in den 1980er Jahren das "Kontinentale Tiefbohrprojekt" ins Leben. Sie begannen, im oberpfälzischen Windischeschenbach ein Loch in die Erde zu fräsen. 1994 hatten die Teams es geschafft: 300 Wissenschaftler untersuchten in mehr als 100 Einzelprojekten Gesteine, Flüssigkeiten und Gase aus der Erdkruste. Der Ort in der Pfalz war für sie besonders interessant, weil in der Tiefe zwei Kontinentalschollen aufeinander treffen. So gewannen sie neue Erkenntnisse über chemische und physikalische Vorgänge und über die Beschaffenheit der obersten Erdschicht. Weiteren tiefschürfenden Fragen widmen sich heute die Wissenschaftler des GeoForschungsZentrums Potsdam.
C-Leg Knie können denken, und das sogar auf Schritt und Tritt. Jedenfalls, wenn es sich um ein Computerized Leg – kurz: C-Leg – handelt. 1997 brachte die Otto Bock HealthCare Deutschland diese erste „intelligente" Beinprothese der Welt auf den Markt. Das C-Leg denkt beim Gehen mit: Ein Mikroprozessor im Kniegelenk steuert den gesamten Zyklus des Gehens, sowohl die Schwung- als auch die Standphase. Winzige Sensoren ermitteln alle 0,02 Sekunden, in welcher Phase des Schrittes sich der Prothesenträger gerade befindet. Ob treppauf, treppab, auf unebenen Untergründen, beim Radfahren oder auf Wandertouren – das künstliche Bein stellt sich in Echtzeit auf jede Bewegung ein. Mittlerweile profitieren weltweit mehr als 25.000 C-Leg-Träger von den Vorteilen, die ihnen ihr mitdenkendes Knie bietet.
Fingerprint Sensor Jeder Mensch hat gleich zehn davon – unverwechselbar und immer griffbereit: die Fingerabdrücke. Dank ihrer kann schon heute eine kurze Berührung ausreichen, um ein Auto anzulassen, das Handy oder den Computer zu aktivieren. Möglich wird dies durch den 1998 von der Siemens AG entwickelten Fingerprint-Sensor, mit dessen Hilfe man Fingerabdrücke aufnehmen und analysieren kann. Der Nutzer legt dafür seinen Finger flach auf einen Mikrochip aus Silizium, der mit 65.000 winzigen Einzelsensoren das genaue Profil der Hautoberfläche vermisst. Innerhalb weniger Zehntelsekunden "weiß" dann der PKW, die Haustür, das Handy oder der Computer, ob es sich um einen berechtigten Zugriff handelt oder nicht. Schlüssel, Geheimzahlen und Passwörter sind damit fortan überflüssig.
Lotus-Effekt "Das bisschen Haushalt", das Johanna von Koczian 1977 augenzwinkernd in der Hitparade besang, wird sich leider auch in naher Zukunft nicht von alleine machen. Allerdings erleichtern seit 1999 selbstreinigende Oberflächen so manche Putzaktion. Das Vorbild für die praktische Erfindung stammt aus der Natur: Von den Blättern der indischen Lotus-Blume perlen Regentropfen ab und spülen dabei jeglichen Schmutz mit sich fort. Der Selbstreinigungseffekt ist physikalisch-chemischer Natur: Die Blätter sind nicht glatt, sondern durch mikroskopisch kleine Strukturen aufgeraut. Bereits 1975 entschlüsselte der Botaniker Wilhelm Barthlott den Trick der reinlichen Pflanzen. Die technische Umsetzung gelang ihm Anfang der Neunzigerjahre. 1999 kam das erste Produkt mit dem „Lotus-Effekt" auf den Markt – eine selbstreinigende Fassadenfarbe. Inzwischen gibt es auch nahezu unverschmutzbare Fliesen, Folien, Lacke und Glasscheiben.
Genomprojekt Seit April 2003 wissen wir, wie der Bauplan des Menschen aussieht. Damals gaben am Humangenomprojekt beteiligte Wissenschaftler bekannt, das menschliche Erbgut vollständig entschlüsselt zu haben. Es enthält etwa 25.000 Gene – kodiert in rund drei Milliarden Basenpaaren. Das internationale Projekt startete in den 1980er Jahren mit dem Ziel, die Struktur der Erbsubstanz des Menschen in allen Einzelheiten zu analysieren. Deutschland schloss sich dem Forschungsverbund 1995 an. Die Basenabfolge von ca. 1,5 Prozent des Genoms wurde von deutschen Genetikern bestimmt. Die durch die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts gewonnenen Erkenntnisse könnten eine wichtige Hilfe bei der Entwicklung neuer Methoden zur Früherkennung und Behandlung von Krankheiten sein.
Ethikrat Klonen, Gentests, Stammzellenforschung – dem Menschen stehen heute Möglichkeiten offen, die noch vor einigen Jahrzehnten fantastisch wirkten. Doch nicht alles, was möglich ist, ist auch wünschenswert. Wo sollten dem Machbaren Grenzen gesetzt werden? Der Deutsche Ethikrat hilft seit 2001, Antworten auf diese Fragen zu finden. Seine Mitglieder diskutieren kontroverse Themen und formulieren Leitlinien für Gesellschaft und Politik. Im Fokus stehen Forschung und besonders jene Entwicklungen, die Einfluss auf den Menschen nehmen. Die Mitglieder des Deutschen Ethikrates sind Wissenschaftler aus so unterschiedlichen Disziplinen wie Rechtswissenschaften, Theologie und Medizin. Sie werden durch die Bundesregierung und den Bundestag berufen, sind jedoch völlig unabhängig in Themenfindung und Erstellung von Empfehlungen.
Entdeckung von Sars Es beginnt im Februar 2003 auf einer Hochzeitsfeier in Hongkong: Ein Gast aus der chinesischen Provinz Guandong erkrankt an einer Entzündung der Lunge und stirbt am 4. März. Schnell ist klar: Es gibt einen unbekannten Erreger. Und er breitet sich rasend schnell aus. Forscher auf der ganzen Welt blasen zur Jagd. Die Erfolgsmeldung kommt bereits am 25. März – aus Deutschland. Wissenschaftler des Bernhard-Nocht-Instituts für Tropenmedizin in Hamburg und der Universität Frankfurt melden, dass sie neuartige Coronaviren als Verursacher der mysteriösen Krankheit ausgemacht haben, die mittlerweile den Namen SARS (kurz für: severe acute respiratory syndrome) trägt. Entlarvt wurde das Virus dank seines genetischen Fingerabdrucks. Bis Ende Mai 2003 entwickelt das Robert Koch Institut in Berlin einen Antikörpertest zur schnellen Diagnose der bedrohlichen Krankheit.
Genchip Lange Flure, zahlreiche Zimmer, komplizierte Geräte: So stellt man sich ein Labor meist vor. Im Jahr 2004 hat für die Labortechnik dank eines Forscherteams des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie, der Siemens AG und der Infineon Technologies AG eine neue Ära begonnen. Die Wissenschaftler entwickelten auf Basis der Siliziumchiptechnologie einen elektrischen Biochip von der Größe eines Fingernagels. Darauf sind Biomoleküle verankert, die andere Moleküle an sich binden können – nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip des DNA-Doppelstrangs – und so ermitteln, was für Stoffe die Flüssigkeit enthält, in der sie sich befinden. Giftstoffe, Erbmerkmale oder Krankheitserreger können mithilfe des Mini-Labors schnell und unkompliziert bestimmt werden. Die möglichen Anwendungsbereiche reichen von der Hausarztpraxis bis zu Lebensmittel-, Pharma- und Umweltanalytik.
Marskarte Der Mars dient oft als Projektionsfläche menschlicher Fantasie – Stichwort Marsmenschen. Dass sich auf dem Roten Planeten auch der höchste Berg unseres Sonnensystems befindet, ist jedoch vielen nicht bekannt. Der „Olympus Mons" ragt 22 Kilometer weit in die Höhe. An seiner Basis misst der Vulkan einen Durchmesser von rund 600 Kilometern. Das Relief des Planeten wird von der hochauflösenden Stereokamera HRSC aufgenommen. Dank ihrer können erstmals farbige und dreidimensionale Bilder der Marsoberfläche an die Erde gesandt werden. So entsteht eine detaillierte Karte des Planeten, unter anderem mit genauen Höhenangaben der Marsberge. Verantwortlich für die Entwicklung und die Bedienung der HRSC sowie für die Datenverteilung ist das Institut für Planetenforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
Krebsimpfung Schlechte Ernährung, Tabak- und Alkoholkonsum oder eine genetische Veranlagung – für die mehr als 100 verschiedenen Arten von Krebs gibt es viele Auslöser. Dass aber auch Viren Krebs verursachen können, fand der deutsche Mediziner Harald zur Hausen heraus. Infektionen mit Papillom-Viren vom Typ HPV 16 und 18 sind Schuld an den allermeisten Fällen von Gebärmutterhalskrebs. Für Frauen ist diese bösartige Tumorform eine große Bedrohung. Jedes Jahr erkranken rund 6.500 Frauen in Deutschland, 1.200 sterben an den Folgen. Dank der Forschungsergebnisse von Harald zur Hausen konnte ein Impfstoff entwickelt werden, der vor der Infektion mit den Viren bewahrt und so Gebärmutterhalskrebs wirksam verhindert. 2007 kam der HPV-Impfstoffe auf den deutschen Markt, 2008 erhielt Harald zur Hausen den Nobelpreis für Medizin für seine lebensrettende wissenschaftliche Arbeit.
LHC - Teilchenbeschleuniger Darüber konnte bisher nur spekuliert werden. Mit dem Start des Large Hadron Collider – kurz LHC – rückt die Menschheit der Wahrheit nun ein wenig näher. Wissenschaftler des europäischen Kernforschungszentrums Cern bei Genf lassen dazu kleinste Teilchen im LHC aufeinander prallen. In dem rund 50 Meter unter der Erde liegenden und fast 27 Kilometer langen, ringförmigen System laufen zwei Rohre in entgegengesetzte Richtung. In ihnen werden Protonen, also Atomkernteilchen, auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. An vier Stellen stoßen sie zusammen – und geben so Aufschluss darüber, wie der Urknall ausgesehen haben könnte. Welche Teilchen entstehen neu? Wie reagieren sie miteinander? Fragen, die mithilfe des LHC schon bald beantwortet werden können. Nur eins ist schon heute sicher: Es wird extrem heiß, mehr als zehn Billionen Grad heiß.
Mit einem Sensor auf der Kehle gelang es, deren Muskelsignale bei verschiedenen Sprachkommandos - „auf“, „ab“, „rechts“, „links“ - abzugreifen und damit sogar ein Computerspiel zu steuern. „Diese
Fähigkeiten eröffnen Möglichkeiten für EES-basierte Mensch-Maschine-Schnittstellen“, sagen die Forscher. Eingesetzt werden könnte es beispielsweise bei Patienten mit Muskel- oder Nervenerkrankungen.
System ist kabellos und skalierbar
Das Grundprinzip der neuen tragbaren Elektronik unterscheidet sich von herkömmlichen Technologien vor allem in einem Aspekt: Alle Bauteile funktionieren drahtlos, ohne Kabelverbindung zu einem weiteren, größeren Gerät. Da alle Komponenten auf Anpassungen bereits existierender Technologien der Halbleiterindustrie beruhten könne man die Systeme zudem beliebig skalieren.
„Das Resultat ist ein hochleistungsfähiges System, dessen Masse und Steifheit um Größenordnungen kleiner sind als die konventioneller Elektronik oder sogar der modernen flexiblen Technologien“, sagen die Forscher. Eines ihrer „electronic epidermal systems“ wiege typischerweise weniger als 0,09 Gramm.
Die neuen Module sind so klein, dass sie sich sogar auf die Rückseite eines Aufkleb-Tattoos applizieren lassen, wie die Wissenschaftler in Experimenten belegen. Das sei besonders interessant, da sich das Gerät so problemlos verstecken lasse, schreiben sie. Außerdem könne dann das Trägermaterial der Tattoos direkt auch als Träger für die Elektronik dienen.
Mehr Informationen im Internet: Website Forschergruppe John A. Rogers, Universität von Illinois
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| Категория: Мои статьи | Добавил: evgenijzhukov (12 Aug. 2011)
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