Polygonale Salzschollen mit einem Durchmesser von etwa einem Meter bedecken einen Großteil des Badwater Basin im Death Valley. (Bild: Adobe Stock / kojihirano, vgl. S. 18)
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Physik Journal 6 / 2023
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Meinung
Aktuell
• 6/2023 • Seite 6 • DPG-Mitglieder
Visionäre Astronomie
Astronet hat einen strategischen Plan für die europäische Astronomie für die Jahre 2022 bis 2035 vorgelegt.
• 6/2023 • Seite 7 • DPG-Mitglieder
Ein Haus für Einstein
Die Planungen für das Einstein Discovery Center in Ulm werden konkreter.
• 6/2023 • Seite 8 • DPG-Mitglieder
Qualität der Promotion
Der Wissenschaftsrat hat eine Stellungnahme zu einheitlichen Qualitätsstandards für die Promotion veröffentlicht.
• 6/2023 • Seite 8 • DPG-Mitglieder
Weichenstellung im Ländle
Als Teil der Quantenstrategie Baden-Württembergs bringt das Netzwerk QuantumBW Akteure aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zusammen.
• 6/2023 • Seite 10 • DPG-Mitglieder
ChatGPT an der Uni?
Der Einsatz von generativer Künstlicher Intelligenz wird auch für Lehre und Studium diskutiert.
• 6/2023 • Seite 11 • DPG-Mitglieder
Zustimmung für Umrüstung
Das bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (STMWK) stimmt der Umrüstung des FRM II auf niedrig angereichertes Uran zu.
• 6/2023 • Seite 12 • DPG-Mitglieder
Mondlandung fehlgeschlagen
Der japanische Mondlander Hakuto-R ist auf dem Mond abgestürzt.
• 6/2023 • Seite 12 • DPG-Mitglieder
Seltsame Signale
Die britische Regierung präsentiert ein Förderprogramm als Alternative zum Beitritt zu Horizon Europe.
• 6/2023 • Seite 13 • DPG-Mitglieder
Europaweit nachgefragt
Die Bewertung von Horizon 2020 und Horizon Europe fällt positiv aus.
• 6/2023 • Seite 13 • DPG-Mitglieder
Indische Kopie
In Aundh entsteht mit LIGO-India ein identischer Gravitationswellendetektor wie in Hanford und Livingston.
Leserbriefe
High-Tech
Brennpunkt
Bildung und Beruf
• 6/2023 • Seite 20„Ich habe gerne zwei Standbeine.“
Philipp Schrögel koordiniert und kommuniziert Forschung zur Apokalypse … und danach.
Nach seiner Diplomarbeit in Strahlen- und Medizinphysik wandte sich Philipp Schrögel dem Bereich der öffentlichen Verwaltung und Wissenschaftsvermittlung zu. Seit April 2021 koordiniert er am Käte Hamburger Kolleg für Apokalyptische und Postapokalyptische Studien (CAPAS) an der Universität Heidelberg einen Forschungsbereich und ist verantwortlich für die Wissenschaftskommunikation.
Überblick
• 6/2023 • Seite 23 • DPG-MitgliederSensorik mit Nanofokus
Spektral scharf auflösende Metaoberflächen erlauben neue Ansätze, um Biomoleküle präzise identifizieren und unterscheiden zu können.
Die Untersuchung molekularer Eigenschaften von Materie mit Licht bildet die Basis für viele Felder der Physik. Licht mittels nanophotonischer Ansätze extrem zu bündeln, ermöglicht die Untersuchung kleinster Mengen an Molekülen und hochempfindliche Sensoren. Eine neue Klasse spektral scharf auflösender Metaoberflächen hat zu neuen Ansätzen der Biosensorik geführt, von der gezielten molekularen Identifikation bis zu chipintegrierten Anwendungen für die medizinische Diagnostik.
Die Wechselwirkung von Licht mit Materie auf der Nanoskala ist für unsere Wahrnehmung entscheidend und prägt zahlreiche allgegenwärtige Effekte, etwa Leuchtdioden in Displays, Laser mit ihren Anwendungen in der Metrologie, Medizin oder optischen Abstandsbestimmung (LIDAR) oder Quanteninformation.
Noch unmittelbarer betrifft uns die optische Biosensorik, die sich mit der Wechselwirkung von Licht mit biologischen Molekülen beschäftigt, speziell in der medizinischen Diagnostik. Optische Biosensoren vereinen mehrere Vorteile [1]: Sie sind inhärent nichtinvasiv, können also Informationen über die innere Zusammensetzung biologischen Gewebes ermitteln, ohne in dieses eindringen zu müssen oder sogar damit in Kontakt zu kommen. Oftmals sind sie empfindlicher als elektrochemische oder mechanische Sensoren. Bedingt ist dies durch extrem genaue spektroskopische Messtechniken, um Lichtintensitäten und Wellenlängen zu bestimmen.
Nichtinvasive Messungen mit optischen Sensoren benötigen oft nur kurze Messdauern und haben einen hohen Probendurchsatz. Die gleichzeitige Messung verschiedener Wellenlängen bzw. Sensorelemente (Multiplexing) ermöglicht es, viele Proben parallel zu vermessen und damit komplexe biochemische Eigenschaften zu entschlüsseln. (...)
• 6/2023 • Seite 31 • DPG-MitgliederElektronen im Spiegel
Spinselektive Transmission von Elektronen in chiralen Systemen
Chiralität bedeutet, dass Teilchen nicht mit ihrem Spiegelbild zur Deckung zu bringen sind. Chirale Systeme, wie oligo-DNA-Moleküle oder Helicen, weisen eine spinabhängige Photoelektronen-Transmission auf und können somit als eine Art Spinfilter wirken. Damit eignen sie sich etwa für das Design organischer spintronischer Bauteile oder liefern wichtige Erkenntnisse über den Elektronentransfer in Biomolekülen.
Elektronen besitzen neben ihrer Ladung ein intrinsisches magnetisches Moment, das 1922 im Stern-Gerlach-Experiment nachgewiesen wurde. Dieses lässt sich auf eine quantenmechanische Eigenschaft des Elektrons zurückführen: Den Spin, der formal einem Eigendrehimpuls entspricht. Er ist in zwei Werte sz = ± ħ/2 quantisiert. Der Spinvektor kann in alle drei Raumrichtungen zeigen; seine Projektion auf eine beliebig gewählte Quantisierungsachse nimmt jedoch immer den positiven (spin up, parallel) oder den negativen Wert (spin down, antiparallel) an. 1928 zeigte Paul Dirac, dass ein solcher Freiheitsgrad direkt aus der relativistischen Beschreibung der Elektronenbewegung im Atom folgt. Der Spin von Elektronen koppelt mit dem Bahndrehimpuls im Atom oder Molekül; die Kopplung wächst sehr stark mit der Kernladungszahl.
Effekte, bei denen die Ausrichtung des Spins eine Rolle spielt, sind also eher nicht bei organischen Molekülen zu erwarten, die hauptsächlich aus leichten Atomen wie Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Dennoch weisen in jüngster Zeit viele Experimente an Filmen helikaler organischer Moleküle auf eine sehr hohe Spinpolarisation der durch sie transmittierten Elektronen hin. In Monolagen solcher Moleküle treten bei Raumtemperatur longitudinale Spinpolarisationen von 60 bis 80 Prozent auf. Was führt zu dieser überraschenden Beobachtung?
Chirale Moleküle und Systeme gibt es bei identischem Aufbau in zwei Klassen, die durch Spiegelung nicht ineinander überführbar sind, den Enantiomeren (Infokasten). Sie machen einen großen Teil unserer natürlichen Umgebung aus. Alle biologischen Systeme auf der Erde nutzen nur genau eine Enantiomerenform der relevanten Moleküle, die meistens in Form von α-Helizes vorliegen. Bekannte Beispiele sind die DNA, Proteine, Peptide, Aminosäuren und Zucker. An Zuckerlösungen lässt sich in einem einfachen Experiment die Wirkung chiraler Moleküle und Strukturen auf linear polarisiertes Licht beobachten, dessen Polarisationsrichtung sich beim Durchgang dreht. (...)
Physik im Alltag
Menschen
Produkte / Firmen
• 6/2023 • Seite 48 • DPG-Mitglieder
Gewinnbringende Kooperation
Der DPG-Technologietransferpreis 2023 würdigt den Transfer von Femtosekunden- Fasertechnologie von der Universität Konstanz zur TOPTICA Photonics AG.
DPG
Rezensionen
Tagungen
• 6/2023 • Seite 54 • DPG-Mitglieder
Developments in Advanced Microscopy and Spectroscopy Methods for Medicine
780. WE-Heraeus Seminar
