Kitesurfen
Biosysteme designen
Nachhaltige Elektronik
Seit dem letzten Jahr ist das Kitesurfen, das seinen Ursprung im Windsurfen hat, olympische Disziplin. (Bildkomposition: Adobe Stock / cosma; Adobe Stock / Oleg, vgl. S. 42)
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Physik Journal 3 / 2025
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Brennpunkt
• 3/2025 • Seite 22 • DPG-MitgliederBewegung aus Unordnung
Eine neue Theorie, die sich auf den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik bezieht,
beschreibt die Bewegung aktiver biologischer Systeme.
Überblick
• 3/2025 • Seite 28 • DPG-MitgliederKomplexe Biosysteme entwerfen
Vom Design beliebiger biomolekularer Strukturen bis zur Herstellung synthetischer Zellen und Organoide
Die Biowissenschaften und Biophysik stehen am Beginn einer Ära, die durch das Zusammenwachsen verschiedener wissenschaftlicher und technischer Disziplinen gekennzeichnet ist. Diese interdisziplinäre Verschmelzung erweitert nicht nur unser Verständnis des Lebens auf molekularer Ebene, sondern ebnet auch den Weg, um künstliche biologische Systeme mit maßgeschneiderten Fähigkeiten zu erschaffen. Die Bausteine des Lebens zu beherrschen, ist Gegenstand einer im Entstehen begriffenen Technologie, die vollkommen neue Möglichkeiten für Anwendungen in den Materialwissenschaften und der Medizin eröffnen wird.
Die Hoffnung, biologische Systeme technisch vollkommen zu beherrschen und nach Belieben frei gestalten zu können, hatten Wissenschaftler im Laufe der Geschichte bereits öfter. So bemerkte im Jahre 1915 Emil Fischer, der Begründer der modernen organischen Chemie: „So sehe ich denn, halb im Traum, eine chemisch-synthetische Biologie entstehen, die der Lebewelt ebenso gründlich ins Handwerk pfuscht, wie es die Chemie, Physik, und Technik mit der leblosen Natur heute schon tun.“ [1] Ähnliche Äußerungen gab es in der Vergangenheit immer wieder, oft motiviert durch das Aufkommen neuer Erkenntnisse und experimenteller Techniken.
Seit einigen Jahren gibt es weltweit erneut Bemühungen, die Manipulation biologischer Systeme auf ein neues Niveau zu heben. Die „Engineering Biology“ befasst sich etwa mit Methoden für das Design und die Charakterisierung neuartiger biologischer Systeme, wobei quantitative Beschreibung, Modularität und systematisches Testen von Funktionen eine große Rolle spielen – wie in den traditionellen Ingenieurwissenschaften. Eng damit verwandt ist die Synthetische Biologie, die sich vor allem mit der Realisierung neuartiger Funktionen in lebenden Organismen beschäftigt, oder die „Bottom-up biology“, die sich bemüht, biologische Systeme aus ihren molekularen Bestandteilen von Grund auf aufzubauen. (...)
• 3/2025 • Seite 35 • DPG-MitgliederIm Dreieck der Nachhaltigkeit
Das Design neuer elektronischer Komponenten sollte für zirkulare Prozesse ausgelegt sein.
Fortschritte in der Elektronik sichern unseren aktuellen Lebensstandard in allen Bereichen, insbesondere in der Kommunikation und Medizin. Die moderne Elektronik- und Halbleiterforschung adressiert inzwischen auch Strategien der Nachhaltigkeit, was ungeahnte wirtschaftliche Möglichkeiten eröffnet.
Das Stichwort Nachhaltigkeit ist derzeit in aller Munde. Die wachsende Weltbevölkerung mit ihrem steigenden Verbrauch an Ressourcen und der Klimawandel bedrohen grundlegend die bisherigen Konzepte des Wirtschaftens in den Industrienationen. Technische und wissenschaftliche Diskussionen kreisen in der Regel um ein Nachhaltigkeitsdreieck aus sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Argumenten. Daher besteht die Gefahr, die systemische Bedeutung der Natur- und Ingenieurwissenschaften für das Thema Nachhaltigkeit zu unterschätzen.
Bei der Analyse helfen drei Prinzipien bzw. Strategien der Nachhaltigkeit: die Effizienz, die Suffizienz und die weniger bekannte Konsistenz. Dabei verfolgt die Effizienz den Ansatz, die benötigten Ressourcen rentabler zu nutzen, sodass pro Endprodukt bzw. pro Nutzen weniger Ressourcen zum Einsatz kommen. Die Suffizienz fordert, den Konsum des Produkts zu reduzieren, um einen geringeren Schaden zu erreichen. Die Konsistenz strebt nach umweltfreundlicheren Technologien oder Produktvarianten, ohne die Effizienz zu steigern. Hierbei gilt es, bestehende natürliche Verfahren anzuwenden oder völlig neue Prozesse zu schaffen, die zum Beispiel Kreisläufe beinhalten. (...)
Physik im Alltag
Menschen
• 3/2025 • Seite 45 • DPG-Mitglieder
„Die Anlage hat auch einen besonderen ästhetischen Reiz.“
Interview mit Norbert Christlieb
Rezensionen
• 3/2025 • Seite 54 • DPG-Mitglieder
Patrick Cramer: Zukunftswelten. Meine Reise zur Wissenschaft von morgen
DPG
Tagungen
• 3/2025 • Seite 62 • DPG-Mitglieder
Superconductivity and Superfluidity: From Condensed Matter to Ultracold Quantum Gases
Brasilianisch-deutsches WE-Heraeus-Seminar
• 3/2025 • Seite 62 • DPG-Mitglieder
Chirality and Quantum Spin – a Critical Assessment
822. WE-Heraeus-Seminar
• 3/2025 • Seite 62 • DPG-Mitglieder
Classical and Quantum Fluctuations across Systems and Scales
823. WE-Heraeus-Seminar
• 3/2025 • Seite 63 • DPG-Mitglieder
X-tronics with Emerging Magnetic Materials
825. WE-Heraeus-Seminar
