Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert. (Bild: S. Fromm, C. Sachse).
Physik in unserer Zeit 3 / 2023
Inhaltsverzeichnis
3/2023 • Seite 1
Spezial Mikroskopie
Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert.
• 3/2023 • Seite 2
Mikroskopie ohne Grenzen
• 3/2023 • Seite 3Röntgenbilder spektral aufgelöst: Röntgenspektroskopie
Grau sind alle Röntgenbilder, bunt nur strahlt die sichtbare Welt.
Lässt sich denn ein Röntgenbild nicht auch mit mehreren „Farbkanälen” aufzeichnen, zum Beispiel wenn ein Körper in unterschiedlichen „Röntgenfarben” strahlt? Mit einem energieauflösenden Detektor und dem Prinzip der Abbildung mit kodierter Maske haben wir nun erstmals Röntgenfluoreszenzaufnahmen im Vollfeld realisiert – und „Röntgenfarbaufnahmen” mit einer einzigen Belichtung erhalten.
• 3/2023 • Seite 4Universelle thermische Ausdehnung in Gläsern: Glasphysik
Die thermische Ausdehnung spielt eine Schlüsselrolle beim Verständnis des Schmelzens kristalliner Materialien. Die mikroskopischen Vorgänge beim Übergang von Gläsern in die flüssige Phase, und umgekehrt, sind allerdings noch weitgehend unverstanden. Durch die Analyse der thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Glasübergangstemperaturen von mehr als 200 glasbildenden Materialien hat unser Forschungsteam nun unerwartet universelle Korrelationen dieser Größen aufgedeckt – ein Hinweis auf die wichtige Rolle kooperativer Teilchenbewegungen beim Glasübergang.
• 3/2023 • Seite 5Atomar aufgelöste Glimmeroberflächen: Oberflächenphysik
Unserer Arbeitsgruppe an der Technischen Universität Wien ist es gelungen, die atomaren Details von Muskovit, einer Ausprägung von Glimmer, abzubilden. In der Oberflächenforschung hat dieses Schichtsilikat bereits eine lange Geschichte. Unsere Rasterkraftmikroskopiebilder, die im Ultrahochvakuum aufgenommen wurden, zeigen eine überraschende Nahordnung der Kaliumionenverteilung auf der Oberfläche.
• 3/2023 • Seite 7Eiskalte Schnappschüsse von Biomolekülen: Kryo-Elektronenmikroskopie
Open Access
Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert.
• 3/2023 • Seite 8Schärfer als das Mikroskop erlaubt: Molekulare Wunderkerzen und die 10-nm-Auflösungsgrenze
Open Access
Die hochauflösende Mikroskopie (Super-Resolution Microscopy, SRM) erlaubt es, Bilder von Zellen mit bisher unerreichter Schärfe aufzunehmen. Bei der weiteren Verbesserung der Auflösung stößt man jedoch an eine Grenze im Bereich von 10 nm, welche die Bildgebung mit molekularer Auflösung erschwert. Eine neue Methode hilft, diese Grenze zu überschreiten.
• 3/2023 • Seite 9Das singende Rohr: Physik des Didgeridoos
Open Access
Beim Alphorn werden die verschiedenen Klänge durch Überblasen eines Grundtons in die Naturtonreihe erzeugt. Im Didgeridoo wird meist nur der Grundton angeregt, aber mit einer Klangvielfalt, die überrascht.
• 3/2023 • Seite 10Mit B-Mesonen auf der Suche nach neuer Physik: Neustart des LHCb-Experiments
Open Access
Untersuchungen von Zerfällen von B-Mesonen im Bereich der Hochenergieteilchenphysik bilden zurzeit einen Fokus der Forschung am LHCb-Experiment. Der nach einer maßgeblichen Überarbeitung kürzlich wieder gestartete Teilchendetektor soll neues Licht auf diese Prozesse werfen.
• 3/2023 • Seite 11Windenergiepotenzial von Deutschland: Grenzen und Konsequenzen großräumiger Onshore-Windenergienutzung
Der Umbau unseres Energiesystems zu erneuerbaren Energien ist notwendig, um das Klima nicht weiter zu erhitzen und Klimaneutralität zu erreichen. Der weitere Ausbau der Windenergie spielt dabei in Deutschland eine wichtige Rolle. Aber wieviel Windenergie lässt sich an Land gewinnen? Und was sind die möglichen Folgen für die Atmosphäre, wenn immer mehr Windenergie genutzt wird?
• 3/2023 • Seite 12
Physik im Weltall: Vor 50 Jahren
Der deutschamerikanische Raumfahrtingenieur und Planer bei der NASA, Jesco von Puttkamer, beschrieb vor 50 Jahren die vielfältigen physikalischen Forschungsmöglichkeiten auf einer Raumstation. Dabei unterschätzte er in mancher Hinsicht den störenden Einfluss von Menschen in der Station und die Möglichkeiten autonom fliegender Satelliten.
• 3/2023 • Seite 13
Glühlampenkennlinie mit der PhET-Simulation: Smarte Physik
Das Projekt PhET (Physics Education Technology) der University of Colorado Boulder wurde von dem Physiknobelpreisträger Carl Wieman ins Leben gerufen. Zuerst entwickelte die Initiative interaktive Simulationen nur für den Physikunterricht, heute sind alle mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer vertreten. Aktuell bietet PhET eine sehr breite Palette an Simulationen unterschiedlicher Niveaustufen.
• 3/2023 • Seite 16
Röhren, Radar und Rock: Historisches Rätsel
Er baute den ersten Röhrenverstärker und hat der Festkörperphysik gewisse Zonen aufgeprägt.
3/2023 • Seite 17
Treffpunkt TV
• 3/2023 • Seite 18
Shizuki Tadaos Übersetzungen: Physik & Literatur
Moderne Physik wurde in Japan zunächst von Schriftgelehrten geschaffen, die europäische Texte übersetzten.
3/2023 • Seite 19
