Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Universität Stuttgart
wird es erlauben, in den Ingenieur- und Naturwissenschaften in Gebiete vorzustoßen,
in denen klassische Ansätze bisher versagen. Der seit Anfang 2007 von
der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte SFB 716 trägt
den Titel „Dynamische Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen“ und
wird sich mit Systemen von einigen 10.000 bis zu vielen Milliarden Teilchen
befassen. Dank der neuen Verfahren wollen die Wissenschaftler beispielsweise
Prozesse beim Laserbohren oder beim Transport von Proteinen simulieren. Der
Verbund ist auf zwölf Jahre angelegt und wird Mittel in Höhe von
15 Millionen Euro erhalten. „Mit der Entscheidung bestätigt die
DFG die herausragende Kompetenz der Universität Stuttgart auf den Gebieten
des Höchstleistungsrechnens und der Visualisierung“, freut sich
Uni-Rektor Prof. Wolfram Ressel über den neuen SFB. „Zudem ist
der Verbund eine wirklich interdisziplinäre Initiative, die über
die traditionellen Fakultätsgrenzen hinweg exzellente Wissenschaftler
zusammenbringt.“ Im SFB 716 werden Forscher aus dem Maschinenbau, der
Physik, der Chemie und der Informatik eng zusammenarbeiten. In all diesen
Bereichen werden schon seit langem Methoden der dynamischen Simulation eingesetzt. „
Die
enge Verbindung zwischen Anwendern aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften
und Informatikern im neuen SFB ist für das, was wir vorhaben, entscheidend“,
betont Prof. Hans Hasse, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik
und Thermische Verfahrenstechnik der Uni Stuttgart und Sprecher des neuen
Sonderforschungsbereichs. „Jetzt marschieren wir gemeinsam in einem
leistungsfähigen Verbund, wie es ihn sonst nirgends auf der Welt gibt.“ Anwendungen
für dynamische Simulationen mit großen Teilchenzahlen finden sich
beispielsweise in der Mechanik, wo die Ausbreitung von Rissen in einem Festkörper
untersucht werden kann, und in der Thermodynamik. Aber auch in den Materialwissenschaften
sowie in der Bio- und Nanotechnologie spielt die virtuelle Darstellung molekularer
Welten eine große Rolle. Doch schon bei einigen tausend Teilchen erfordern
solche Simulationen die Methoden des Höchstleistungsrechnens, bei Teilchenzahlen
von einigen Millionen ist die Grenze des derzeit Machbaren erreicht. Deshalb
wollen die Wissenschaftler in dem neuen SFB die Methoden der dynamischen
Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen so weiterentwickeln,
dass ihr Potential in Zukunft auch in der industriellen Forschung und Entwicklung
eingesetzt werden kann. Im Mittelpunkt des Forschungsprogramms stehen mehrere
Pilotprojekte, in denen Erkenntnisse gewonnen werden, die mit anderen Methoden
nicht zu erzielen sind. So wollen die Wissenschaftler die Prozesse beim Laserbohren
simulieren, wovon man sich neue Einsichten in die Mechanismen des Prozesses
und letztendlich Möglichkeiten zu seiner Verbesserung erhofft. Ein weiteres
Beispiel ist der Transport von Proteinen in Kanälen von Zellmembranen.
Diesen Vorgang verstehen Wissenschaftler bisher nur unzureichend – und
das, obwohl er für alles Leben von zentraler Bedeutung ist.
Kontakt:
Prof. Hans Hasse,
Tel. 0711/685-66105
hasse@itt.uni-stuttgart.de
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Zum ersten Mal gelang es Wissenschaftlern des Biologischen Instituts der
Universität Stuttgart sowie Kollegen aus Hamburg und Irland, mit Hilfe
von elektromagnetischen Wellen (Synchrotronstrahlung) die dreidimensionale
Körperstruktur des Wilhelma-Schwamms Tethya wilhelma aufzunehmen und
in einem virtuellen Modell darzustellen. Dabei zeigte sich, dass der kleine
Schwamm bezogen auf das Volumen sechsmal so viel Oberfläche wie die
menschliche Lunge besitzt. Auch das Skelett barg Überraschungen. So
bilden über 16.000 winzige, sternförmige Mineralpartikel eine regelrechte
Sphäre auf halbem Weg zwischen Außenseite und Zentrum des kugeligen
Schwammes. Das Besondere an dieser Struktur sind die Materialeigenschaften.
Die Silikatpartikel sind in eine dicke Schicht von Kollagen eingelagert.
Gleich einem Komposit-Werkstoff aus einer elastischen Matrix (Kollagen) und
eingelagerten Füllerpartikeln (Silikat-Sterne) ist diese Sphäre
in der Lage, hohe physikalische Belastungen abzupuffern. Ein ähnliches
Prinzip findet man bei Autoreifen. Auch in der Medizin könnten die Komposit-Werkstoffe
zum Einsatz kommen, etwa in Form von gewebeverträglichen Implantaten. „Es
handelt sich im Prinzip um einen Werkstoff, wie er moderner nicht sein könnte“,
sagt Projektleiter Dr. Michael Nickel vom Biologischen Institut der Uni.
Die Forschung an Tethya wilhelma und seinen Verwandten ist noch nicht ausgereizt.
Die Wissenschaftler erwarten neue Ideen für biomedizinische und ingenieurwissenschaftliche
Materialien. Neben Komposit-Werkstoffen sind in dieser Hinsicht auch Unterwasser-Haftstrukturen
an Körperausläufern, die der Schwamm ausbildet, von Interesse.
In interdisziplinären Kooperationen mit Ingenieuren, Molekular- und
Systembiologen soll Tethya wilhelma deshalb auch zukünftig im Mittelpunkt
stehen.
kontakt Dr. Michael Nickel,
Tel. 0711/685-65084
michael.nickel@bio.uni-stuttgart.de
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Zur Untersuchung von Bose-Einstein-Kondensaten müssen Atomwolken beinahe bis an den absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Auf dem Weg dahin waren Physiker bisher auf die sehr verlustreiche Verdampfungskühlung angewiesen. Wie beim erkaltenden Kaffee verlassen dabei die heißesten Atome die Wolke, wodurch der Rest zwar kälter, aber auch weniger wird. Am 5. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart wurde nun ein nicht mehr ganz neues, wesentlich effektiveres magnetisches Kühlschema erstmals experimentell realisiert. Die Wissenschaftler konnten eine Million Chromatome auf eine Temperatur von zehn Mikrokelvin (das sind zehn Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt) abkühlen. Ein Verlust von Atomen wurde dabei nicht beobachtet. Möglich war dies, weil die Stuttgarter Physiker mit Chromgas arbeiten, einer besonders magnetischen Atomsorte. Die Forschungsarbeiten, über die auch die renommierte Zeitschrift „nature physics“ berichtete, sind Teil des transregionalen Sonderforschungsbereichs SFB/TR 21, bei dem die Uni Stuttgart Sprecherhochschule ist.
kontakt Prof. Tilman Pfau,
Tel.
0711/685-68025
t.pfau@physik.uni-stuttgart.de
ZurückIm Ende 2006 ausgelaufenen sechsten Europäischen Forschungsrahmenprogramm schnitt die Universität Stuttgart mit insgesamt 186 Projektbeteiligungen sehr erfolgreich ab. Bei 17 Projekten hat Stuttgart die Gesamtkoordination und liegt damit bundesweit auf den vordersten Plätzen. Nach einer bereits im vergangenen Jahr erschienenen Studie des EU-Hochschulbüros Hannover-Hildesheim schnitt Stuttgart bei der EU-Förderung sogar als erfolgreichste deutsche Hochschule ab. Demnach lag Stuttgart sowohl in der absoluten Akquise (35,2 Millionen Euro) auf Platz eins, als auch bei den Einwerbungen pro Professor (137.500 Euro). Eine besonders große Zahl an Projekten ist jeweils am Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung sowie am Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement angesiedelt. Die mittelstärksten Projekte konnten das Höchstleistungsrechenzentrum sowie das Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen verbuchen.
kontakt Heinke Kloos,
Tel. 0711/ 685-82177
heinke.kloos@verwaltung.uni-stuttgart.de
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In dieser Rubrik stellen wir neue Patenete für den Technologietransfer vor.
DURCHLICHT-MIKROSKOPIE Um die optische Dicke und
die Tiefenposition von lebenden Zellen zu bestimmen, müssen die Aufnahmezeiten
so reduziert werden, dass auch die Erfassung bewegter Objekte möglich
wird. Das Institut für Technische Optik entwickelte ein neues Verfahren
für die Durchfokussierung bei der konfokalen Durchlicht-Mikroskopie,
das ohne Mechanik auskommt und die Vermessung und Aufnahme von bewegten transparenten
Mikropartikeln erlaubt.
fschwabe@tlb.de
TERABYTE-ABTASTER Forscher des Instituts
für Technische Optik haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die Datentransferrate
von optischen Speichern deutlich erhöht werden kann. Der Einsatz ist
insbesondere bei Datenbanken, zur Datensicherung und als Speichermedium im
Bereich HDTV-Fernsehen interessant. Mit dem interferometrischen Verfahren
können simultan Daten aus unterschiedlichen Schichten eines optischen
Speichermediums gelesen werden.
fschwabe@tlb.de
Newsletter zu Patenten:
http://www.tlb.de/servlet/is/2518/
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Navigationshilfen, die einem Autofahrer das nächstgelegene Restaurant
ermitteln, sind fast schon Alltag. Dahinter stecken kontextbezogene Dienste,
die digitale Modelle der Umgebung nutzen, um sich automatisch an das aktuelle
Umfeld des Benutzers anzupassen. Solche Umgebungsmodelle stehen im Mittelpunkt
des Sonderforschungsbereichs (SFB) Nexus, bei dem die Uni Stuttgart Sprecherhochschule
ist. Ende 2006 bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft die zweite
Förderperiode. Durch digitale Umgebungsmodelle werden Ausschnitte der
physischen Welt, also zum Beispiel Gebäudepläne, Temperaturen oder
Ozonwerte, aber auch die Position von Fahrzeugen, in digitaler Form abgebildet.
Ferner können durch Umgebungsmodelle reale Objekte mit weiteren digitalen
Daten verknüpft und zusätzliche virtuelle Objekte in das Modell
eingefügt werden. Eine bekannte Anwendung sind so genannte virtuelle
Globen wie „GoogleEarth“. Gespeist werden Umgebungsmodelle durch
eine Vielzahl von Sensoren. Sie liefern dynamische Informationen, die beispielsweise
mit statischen Geodaten verbunden werden. So entstehen detaillierte dynamische
Modelle. 
Ein solches Umgebungsmodell kann jedoch nicht von einem einzelnen
Anbieter zur Verfügung gestellt werden. Die Vision des SFB Nexus ist
daher ein „World Wide Space“. Gedacht ist dieser „Weltraum“ als
offenes System, in das analog zum heutigen World Wide Web jeder seine Objekte
einbringen kann. Einen Kern der Forschung bildet die Entwicklung leistungsfähiger
Modelle, in denen die komplexen Daten und Teilsysteme abgebildet werden können.
Während in der ersten Förderperiode einzelne beobachtbare Umgebungsinformationen,
wie sie von Sensoren geliefert werden, im Fokus standen, geht es den Wissenschaftlern
jetzt um die Gewinnung so genannter höherwertiger Kontextinformationen.
Dabei soll die Aussagekraft der Daten mit Methoden der künstlichen Intelligenz
erhöht werden. So wird künftig ein Navigationssystem auf Grundlage
der Daten aus Umgebungsmodellen erkennen können, ob es sich bei einer
Ansammlung von Autos um einen Stau oder um einen Parkplatz handelt. Ebenso
sollen die Rechner in der Fabrik der Zukunft Unfallsituationen und kritische
Maschinenausfälle automatisch feststellen und entsprechende Reaktionen
in Gang setzen.
kontakt Prof. Kurt Rothermel,
Tel. 0711/7816 434
Kurt.Rothermel@informatik.uni-stuttgart.de
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Offenporiger Asphalt - so genannter Flüsterasphalt - kann Verkehrslärm
bereits an der Entstehungsquelle verhindern oder zumindest dämpfen.
Doch schon nach vier bis sechs Jahren lässt die Wirkung der offenen
Struktur deutlich nach. Ursache ist der Schmutz auf der Fahrbahn, der die
Poren verstopft. Versuche, offenporige Deckschichten mit Wasser unter hohem
Druck zu reinigen, zeigten bisher wenig Erfolg. Im Rahmen des Projekts „Polymertechnologie
zur Modifizierung von Poreninnenwandungen“ wollen Wissenschaftler der
Institute für Straßen- und Verkehrswesen (ISV) und für Polymerchemie
(IPOC) der Uni Stuttgart sowie das Forschungsinstitut für Pigmente und
Lacke (FPL) die Poren deshalb mit einer schmutzabweisenden Oberfläche
versehen. Dadurch könnte der Schmutz weniger leicht anhaften und durch
Regenwasser beziehungsweise durch Reinigung wieder ausgespült werden.
Für die Erzeugung einer solchen Oberfläche bieten sich verschiedene
Strategien an. So könnte auf die Innenwandungen der Poren nachträglich
eine permanent haftende Beschichtung aufgetragen werden. Zum anderen könnten
der 
Asphaltmischung hochmolekulare Komponenten (Polymere) zugesetzt werden.
Um sicherzustellen, dass die Beschichtung den Schmutz tatsächlich abweist
beziehungsweise leicht zu reinigen ist, werden ebenfalls zwei Varianten verfolgt.
Denkbar ist zum einen die Erzeugung einer hydrophoben (wasserabstoßenden)
Oberfläche, die zusätzlich mikrostrukturiert ist. Diese würde
das Abwaschen (Mitnehmen) des an der Oberfläche anhaftenden Schmutzes
durch Wasser im Vergleich zur unbehandelten Oberfläche wesentlich erleichtern.
Zum anderen kann eine Oberfläche auch durch die Schaffung einer sehr
hydrophilen (wasseranziehenden) Oberfläche verschmutzungsresistent gestaltet
werden. In diesem Fall kann das Wasser sozusagen unter die anhaftenden Schmutzpartikel
kriechen und diese einfach wegschwemmen. Die Untersuchungen entstanden im
Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
(Bundesanstalt für Straßenwesen) und sind in das Projekt „Leiser
Straßenverkehr“ eingebettet.
kontakt Prof. Wolfram Ressel,
Tel.
0711/685-66447
Wolfram.Ressel@isv.uni-stuttgart.de
Prof. Claus D. Eisenbach,
Tel. 0711/685-64440
cde@ipoc.uni-stuttart.de
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Biomasse, meist in Form von Holzkohle, ist bei der armen Bevölkerung
in ländlichen Regionen im südlichen Afrika die Energiequelle Nummer
Eins. Das große Bevölkerungswachstum und die anhaltende Armut
führen jedoch dazu, dass Steppen und Wälder schonungslos ausgebeutet
werden. Bisher fehlen Lösungswege, die die Energieversorgung und die Ökologie
unter einen Hut bringen und so eine nachhaltige Nutzung der Wälder ermöglichen.
Um dies zu erreichen, haben sich Wissenschaftler aus Deutschland, Südafrika,
Mosambik und Sambia zu dem internationalen Forschungsprojekt „BioModels“ zusammengeschlossen,
das vom Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
der Universität Stuttgart koordiniert wird. Die Forscher wollen zeigen,
wie sich durch eine nachhaltige Nutzung der vorhandenen Biomasse der lokale
Energiebedarf decken lässt. Die Volkswagen-Stiftung fördert das
Projekt mit 440.000 Euro.
kontakt Dr. Ludger Eltrop,
Tel. 0711/685-87816
Ludger.Eltrop@ier.uni-stuttgart.de
ZurückReformblockaden in Deutschland werden gerne damit erklärt, dass der Bevölkerung das Vertrauen in die politische Führung abgeht. Ob dies tatsächlich stimmt und die Menschen Einschnitte in den Sozialstaat bei mehr politischem Vertrauen eher akzeptieren würden, untersuchen Wissenschaftler des Instituts für Sozialwissenschaften der Uni Stuttgart mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
kontakt Prof. Oscar W. Gabriel,
Tel. 0711/685-83430
oscar.gabriel@sowi.uni-stuttgart.de
ZurückWie der Amerikanische Traum in den Ländern des asiatisch-pazifischen Raums interpretiert wird, untersuchen Amerikanisten der Uni Stuttgart im Rahmen des Projekts „From American Dream to Asian Dream“. Gefragt wird auch, wie sich das postkoloniale Konzept der hybriden (zusammengesetzten) Identität in Asien verändert zugunsten einer Selbstsicht, die kulturelle Einflüsse von außen selektiv zurückweist. Die Forschungen sind mit der Lehre verzahnt. Exkursionen nach Singapur, Malaysia und Australien fanden bereits statt, künftig stehen Indien und China im Fokus.
kontakt
Dr. Wolfgang Holtkamp,
Tel. 0711/685-83091
wolfgang.holtkamp@ilw.uni-stuttgart.de
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Um die Ausbildung und Betreuung seiner Schiedsrichter
zu verbessern, will der Deutsche Fußball-Bund (DFB) im Nachwuchsbereich
in Zukunft auf ein Mentorensystem setzen. Dabei werden talentierte Jungschiedsrichter
von so genannten Schiedsrichter-Coaches begleitet, die ausnahmslos früher
selbst Spitzenschiedsrichter waren. Das Ausbildungskonzept für die Begleiter
entwickelte der DFB in enger Zusammenarbeit mit Sportpsychologen der Universität
Stuttgart und der Deutschen Sporthochschule in Köln. Die Projektteilnehmer
erwarten, dass durch die speziell geschulten Coaches Talente früher
erkannt, intensiver gefördert und in schwierigen Karrieresituationen
gezielter unterstützt werden können. Skandale wie der „Fall
Hoyzer“ sollen durch die persönlichere Betreuung in Zukunft ausgeschlossen
werden. kontakt Dr. Ralf Brand, Tel. 0711/685–63188 ralf.brand@sport.uni-stuttgart.de
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DR. MICHAEL NICKEL
Zoologie
DR. JUERGEN STOCKBURGER
Theoretische
Physik
DR. PHIL. MARTIN BECKER
Romanische Philologie (Sprachwissenschaft)
ZurückEXZELLENZINITIATIVE
Drei Projekte der Universität Stuttgart, ein Exzellenzcluster
zum Thema Simulation Technology und zwei Graduiertenschulen aus den Bereichen
Advanced Manufacturing Engineering und der Festkörperphysik, haben bei
der zweiten Runde der Exzellenzinitiative zum Ausbau der Spitzenforschung
die erste Hürde genommen. Nun wird die Uni für die ausgewählten
Projekte ausgearbeitete Anträge vorlegen. Im Oktober 2007 wird entschieden,
welche Projekte tatsächlich gefördert werden. Als „besonders
erfreulich“ wertete es Uni-Rektor Prof. Wolfram Ressel, „dass
zwei Projekte aus der ersten Runde, das Exzellenzcluster Simulation Technology
und die Graduiertenschule Advanced Manufacturing Engineering, nun eine zweite
Chance erhalten“. Dagegen konnte sich die Uni mit ihrem Zukunftskonzept „StuttTECH“,
bei dem in Zusammenarbeit mit außeruniversitären Forschungsinstituten
und der Industrie neue Wege in der Forschung angedacht waren, nicht durchsetzen.
ZurückHerausgegeben im Auftrag des Rektorats der Universität Stuttgart
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Redaktion: Andrea Mayer-Grenu,
Christa Feifel
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ISSN 1611-0471 (Internet)
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Letzte Änderung 12.12.2007 (ws)
