Archive - Jul 20, 2007

Wacker + Schott vor gemeinsamer Solarwaferproduktion

Chemie
20.07.07   von  
<a href=http://www.wacker.com>Wacker</a> und die Schott Solar GmbH, eine Konzerngesellschaft von <a href=http://www.schott.com>Schott</a>, befinden sich in Verhandlungen über die Gründung eines Joint-ventures zur Herstellung von Siliciumwafern für die Solarindustrie. Wacker + Schott vor gemeinsamer Solarwaferproduktion <% image name="Schott_Siliziumwafer" %><p> Die Gespräche der beiden Partner sind bereits weit fortgeschritten. Noch heuer könnte das Gemeinschaftsunternehmen mit der Produktion von multikristallinen Siliciumblöcken (Ingots) und Wafern beginnen - sie sind das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Solarzellen. Bis 2012 soll das Gemeinschaftsunternehmen eine Fertigungskapazität für Solarwafer von rund 1 GW pro Jahr erreichen. Am Stammkapital des Gemeinschaftsunternehmens sollen Wacker und Schott mit jeweils 50 % beteiligt sein.

Quantenteilchen: Atom und Molekül zugleich

Chemie
20.07.07   von  
Forschern um Gerhard Rempe am Max-Planck-Institut für Quantenoptik gelang es, einen Überlagerungszustand aus Atom und Molekül zu beobachten - Paare aus je 2 Rubidiumatomen, die sich nicht entscheiden können, ob sie miteinander eine Molekülbindung eingehen oder atomare Singles bleiben sollen. Solche Quantenteilchen sind ideale Speichereinheiten in Quantencomputern. Quantenteilchen: Atom und Molekül zugleich <% image name="Atom_und_Molekuel_zugleich1" %><p> <small> In der Mitte des Bose-Einstein-Kondensats befinden sich Pärchen von Atomen (gelb), die in Moleküle überführt werden (rot) und umgekehrt. Diese räumliche Anordnung kann periodisch wiederholt werden. © MPI für Quantenoptik (2) </small> Die Forscher haben dafür zunächst eine Wolke von Rubidiumatomen in einer optischen Falle eingefangen und auf wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Hier bilden die etwa 60.000 Rubidiumatome ein Bose-Einstein-Kondensat, einen Zustand, indem alle Teilchen identisch werden und sich praktisch nicht mehr bewegen. Mit einem optischen Gitter werden sie dann in einer regelmäßigen Struktur angeordnet. Dazu erzeugen stehende Lichtwellen aus 3 verschiedenen Raumrichtungen ein Laserlichtfeld, dessen Form an gestapelte Eierkartons erinnert. Die Vertiefungen in diesem winzigen Gitter aus Licht entsprechen energetisch besonders günstigen Zuständen, in denen sich die Rubidiumatome daher gerne niederlassen. Der Gitterabstand zwischen den Atomen ist durch die Lichtwellenlänge bestimmt. Er beträgt hier einige hundert Nanometer. Die Tiefe der Mulde hängt von der Laserleistung ab. Sie wurde so gewählt, dass die Atome darin gefangen sind. Dieser geordnete Zustand wird Mott-Isolator genannt. Über die Gesamtzahl der Atome im optischen Gitter können die Physiker die Zahl der Atome je Gitterplatz so steuern, dass sich im mittleren Bereich des Kristalls genau 2 Atome/Mulde befinden. So konnten sie gezielt Atome anregen, damit diese in den molekularen Zustand übergehen. Anschließend haben sie die Anzahl der Moleküle gezählt. In ihrer Gittermulde sind die Atome von ihren Nachbarn isoliert und sehen nur den Partner an ihrem jeweiligen Gitterplatz. Durch die Beschränkung auf einen winzigen Bereich stehen dem Pärchen nur wenige diskrete Quantenzustände zur Verfügung, die es als Molekül einnehmen kann. Das Gitter trennt auch die resultierenden sehr zerbrechlichen Moleküle voneinander, die daher nicht durch zufällige Stöße verloren gehen. <% image name="Atom_und_Molekuel_zugleich2" %><p> <small> Bei der Rabi-Oszillation können Atome (gelb) durch schnelles Schalten des Magnetfeldes (Magnetfeldlinie blau) in Moleküle (rot) überführt werden und umgekehrt. Zu bestimmten Zeiten befinden sich die Teilchen in einem Überlagerungszustand (gelb und rot), in dem sie gleichzeitig Atom und Molekül sind. </small> Um die Atome zu bewegen, mit ihrem Partner in der Mulde eine feste Bindung einzugehen, wird abrupt ein Magnetfeld eingeschalten. "Bei einem bestimmten Wert des Magnetfeldes wird die Wahrscheinlichkeit für eine molekulare Bindung der Atome durch die Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und den magnetischen Momenten genauso groß wie für den atomaren Zustand", sagt Niels Syassen, der die Messungen vorgenommen hat: "Bei dieser Feshbach-Resonanz schwingen die Atome zwischen Single-Dasein und Partnerschaft hin und her." Diese Schwingungen werden als Rabi-Oszillation bezeichnet. Den Oszillationen entsprechend schwankt die Menge von Atomen und Molekülen im optischen Gitter im Laufe eines Zyklus. Die Forscher ermittelten die Zahl der Atome für die unterschiedlich langen Phasen, in denen das Magnetfeld eingeschaltet war. So haben sie die Rabi-Oszillationen über 29 Zyklen beobachtet. "Da Teilchen nun also gleichzeitig 2 Zuständen einnehmen können, verfügen wir über neue Möglichkeiten, Quantenregister zu realisieren, in denen verschiedene Informationen auf einem Quantenbit gespeichert werden könnten", so Rempe. Die Wissenschaftler gingen aber noch weiter. Sie erzeugten mithilfe der Rabi-Oszillationen zweiatomige Moleküle und hielten sie im optischen Gitter gefangen. Danach veränderten sie das Magnetfeld so, dass die Atome eigentlich lieber alleine als gebunden wären. Dennoch geht die Partnerschaft nicht immer auseinander, denn die Moleküle können nur bei bestimmten, diskreten Magnetfeldwerten zerfallen. Der Grund: In den Zwischenbereichen existieren nach den Regeln der Quantenmechanik keine Zustände, die einzelne Atome besetzen dürfen. Durch ihre Messungen haben die Forscher damit gezeigt, dass man mit optischen Gittern gezielt Strukturen schneidern kann, die es erlauben, mit instabilen Molekülen so zu hantieren als wären sie stabil. Nun wollen sie Atom-Molekül-Oszillationen noch präziser bestimmen.

Was die Entwicklung einer Stammzelle steuert

Life Sciences
20.07.07   von  
Das Protein Oct4 regelt, ob sich eine Stammzelle weiterentwickelt und spezialisiert, oder ob sie ein Multitalent bleibt. Deutsche und US-Forscher haben herausgefunden: Chemische Prozesse können Oct4 dabei verändern und somit das Schicksal von Stammzellen mitbestimmen. <% image name="Oct4" %><p> <small> Das SUMO-1 Protein (orange) dockt an die Aminosäure K118 des Oct-4 Proteins an (oben links). Durch diese Verbindung der beiden Proteine wird Oct-4 stabiler und kann besser an die Ziel-DNA (unten) binden. © MPI für molekulare Biomedizin </small> Wie sich pluripotente Stammzellen entwickeln, wird maßgeblich durch das Protein Oct4 beeinflusst. Ist seine Konzentration in der Stammzelle um die Hälfte erhöht, wandelt sich das Multitalent in krankes Gewebe. Eine weitere Erhöhung auf das Doppelte der Ausgangskonzentration ist dann allerdings das reguläre biochemische Startsignal, damit sich die Stammzelle weiterentwickelt und einen neuen Embryo formt. Hans Schöler, der Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, hat mit seinen ehemaligen Kollegen von der University of Pennsylvania nun entdeckt, dass ein kleines Protein an Oct4 andockt und somit dessen Lebenszeit verlängert sowie seine Aktivität verbessert. Oct4 bindet unter anderem an den Promoter - den Startbereich - bestimmter Gene und aktiviert so die Transkription der Gene und ihre Umsetzung in Proteine. Oct4 kann derart sowohl Gene aktivieren, die dafür sorgen, dass die Zelle pluripotent bleibt, aber auch solche unterdrücken, die eine Zellentwicklung einleiten. Die Forscher nahmen an, dass Oct4 unterschiedlich wirkt, weil es im Zuge der Bindung an die Gene chemisch verändert wird. Die Bindung kleiner Moleküle an das Protein führt zu solchen chemischen Veränderungen. Die Arbeiten haben gezeigt, dass so genannte SUMO-Proteine besonders gern an Transkriptionsfaktoren binden und damit deren Funktion verändern. SUMO ist abgeleitet von small ubiquitin-related modifier und bezeichnet einen kleinen, allgegenwärtigen Wandler. "Wir konnten nun zeigen, dass SUMO-1, eins der vier Mitglieder der SUMO-Familie, sich an Oct4 bindet und dadurch dessen Lebenszeit verlängert", erklärt Schöler: "Dafür haben wir Oct4 und SUMO-1 in künstliche wie auch lebende Zellen eingeschleust und konnten anschließend unter dem Mikroskop mit Hilfe fluoreszierender Antikörper nachweisen, dass die Moleküle miteinander verbunden waren." Im Ausschlussverfahren ermittelten die Forscher dann, welche Andockstelle von SUMO-1 genutzt wird. Sie deaktivierten gezielt potenzielle Andockstellen vom Oct4 und konnten so die Aminosäure Lysin an der Position 118 im Protein als Ankerstelle ausmachen. Da diese Ankerstelle für SUMO-1 direkt neben der DNA-Bindungsstelle von Oct4 liegt, wurde auch untersucht, wie der Verbund beider Proteine an die DNA bindet. Ergebnis: Der Molekülverbund hat sich effektiver an die Ziel-DNA gekettet als reines Oct4. Und dadurch wird auch die Funktion von Oct4 beeinflusst: "Wir haben entdeckt, dass Oct4 im Verbund mit SUMO-1 besser die Transkription auf vielen Promoter-Bereichen steuern kann", so Schöler. Aber SUMO-1 verbessert nicht nur die Wirkung, es verlängert auch die Lebenszeit von Oct4: Nach 16 h lagen 4 x mehr verbundene Moleküle vor als ungebundene Oct4-Moleküle. Anders ausgedrückt: Durch seine Bindung an Oct4 reguliert SUMO die Menge des Proteins in der Zelle. Da diese entscheidet, ob sich Stammzellen regulär differenzieren oder aber zum Tumor entarten, können diese Erkenntnisse möglicherweise helfen, Therapien für Tumore zu entwickeln, deren Ursache eine zu hohe Oct4-Konzentration ist. Was die Entwicklung einer Stammzelle steuert

Tiermast: "Doping" im Stall deutlich erschwert

Life Sciences
20.07.07   von  
Synthetisch produzierte, körpereigene Hormone konnten in der Tierzucht bisher nicht von den natürlich im Körper der Tiere vorkommenden Steroiden unterschieden werden. Eine verbesserte Nachweismethode ermöglicht nun eine wirksame Kontrolle des Hormonverbots in der Tiermast. <% image name="Kuh" %><p> <small> In der EU ist der Einsatz von Hormonen in der Tiermast verboten. Trotzdem werden sie wegen ihrer Muskel aufbauenden und Wachstum fördernden Eigenschaften oft illegal an Nutztiere verabreicht. Eingesetzt werden sowohl körperfremde als auch körpereigene Hormone, die synthetisch hergestellt werden. </small> Entwickelt wurde die neu Methode im Rahmen des vierjährigen EU-Projekts ISOSTER unter der Leitung des <a href=http://www.bfr.bund.de>BfR</a> und 9 Partners aus Frankreich, UK, den Niederlanden und Deutschland. Das Resultat daraus ist eine Nachweismethode, die auf der Isotopenmassenspektrometrie (IRMS) basiert. Die IRMS wird bereits im Sportdoping eingesetzt, jetzt kann sie auch der Lebensmittelkontrolle zugänglich gemacht werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Kohlenstoff aus 2 stabilen Isotopen - 12C und 13C - besteht, wobei der Anteil an 12C bei 98,89 %, der von 13C bei nur 1,11 % liegt. Das exakte prozentuale Verhältnis der beiden Isotope zueinander in den Molekülen eines Organismus ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig, etwa von der Ernährung. Innerhalb eines Organismus ist es aber immer annähernd gleich. Bedingt durch den Herstellungsprozess enthält ein synthetisch produziertes Hormon wie etwa Testosteron weniger 13C als das vom Körper gebildete. Wird einem Tier synthetisch hergestelltes Testosteron verabreicht, mischt es sich mit dem körpereigenen. Damit ändert sich die Isotopenzusammensetzung des Testosterons. Es liegt nun eine Mischung aus dem synthetischen und dem im Körper gebildeten Testosteron vor. Das hat zur Folge, dass der mit der IRMS ermittelte prozentuale Anteil des 13C-Isotopes kleiner wird. Dagegen behalten andere Moleküle ihre ursprüngliche Zusammensetzung bei. Werden bei einem Vergleich dieser Werte größere Differenzen festgestellt, ist ein Verstoß gegen das Hormonverbot wahrscheinlich. Der Nachweis der Hormon-Isotope erfolgt im Urin von Rindern. Dies ermöglicht eine Kontrolle der Tiere im Stall. Der Haken daran: Die Methode ist sehr aufwändig, da die Konzentrationen der Hormone im Organismus und der Anteil des Isotops 13C im Molekül sehr gering sind. Zudem muss das zu untersuchende Hormon von allen störenden Begleitsubstanzen abgetrennt werden. Tiermast: "Doping" im Stall deutlich erschwert

Umwelteinfluss auf Pflanzen: "Eine Art, viele Genome"

Life Sciences
20.07.07   von  
Die Anpassung an die Umwelt hat einen stärkeren Einfluss auf das pflanzliche Erbgut als bisher angenommen. Welche genetischen Besonderheiten Pflanzen vom Polarkreis oder aus den Subtropen, aus Amerika, Afrika oder Asien aufweisen, haben Forscher aus Tübingen und Kalifornien unter Leitung von Detlef Weigel nun detailliert untersucht - mit verblüffendem Ergebnis. <% image name="Arabidopsispflanzen" %><p> <small> Arabidopsis-Pflanzen unterschiedlicher Herkunft unterscheiden sich in vielen Merkmalen (im Hintergrund beispielhaft die DNA-Sequenzvariation in diesen Pflanzen). © MPI für Entwicklungsbiologie </small> Um den Variationen im Erbgut verschiedener Arabidopsis-Sorten auf die Spur zu kommen, verglichen die Forscher das Erbgut 19 wildlebender Populationen mit dem im Jahr 2000 sequenzierten Genom eines Laborstamms. Dabei nahmen sie in einem aufwändigen Verfahren jeden einzelnen der rund 120 Mio Bausteine unter die Lupe, aus denen das Arabidopsis-Genom aufgebaut ist. Als molekulare Spürhunde verwendeten sie rund 1 Mrd speziell hergestellter, kurzer Erbgutsonden. "Zusammengesetzt wären diese Sonden 7 x so lang wie das menschliche Erbgut", veranschaulicht Detlef Weigel, Direktor am <a href=http://www.mpg.de/instituteProjekteEinrichtungen/institutsauswahl/entwicklungsbiologie/index.html>Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie</a> in Tübingen, die Dimension des Projekts. Die Daten wurden mit speziell für das Projekt entwickelten statistischen Verfahren ausgewertet. Das Ergebnis: <b>1 von 180 DNA-Buchstaben erwies sich als variabel.</b> 4 % des Referenzgenoms fanden sich bei den Wildstämmen nur in stark veränderter Form oder gar nicht wieder. Und fast jedes 10. Gen wies in mindestens einer der 19 untersuchten Wildpflanzen so starke Defekte auf, dass es seine normale Funktion nicht mehr ausüben kann. Diese Ergebnisse relativieren den Wert der bisher sequenzierten Modellgenome. Weigel meint, dass die DNA-Sequenz eines Individuums bei Weitem nicht ausreiche, um eine ganze Art umfassend zu verstehen. Auch in der Humanmedizin hat sich diese Erkenntnis bereits durchgesetzt, und es werden derzeit große Anstrengungen unternommen, um das Erbgut möglichst vieler verschiedener Menschen zu sequenzieren und zu analysieren. Dass gerade die Ackerschmalwand zu den Arten mit äußerst variablem Erbgut zählt, erstaunt dennoch. Denn im Gegensatz zum Erbgut des Menschen oder vieler Ackerpflanzen wie dem Mais, die viele Wiederholungen und scheinbar bedeutungslose Füllsequenzen enthalten, ist das Arabidopsis-Genom äußerst kompakt aufgebaut: Bei ungefähr gleicher Anzahl von Genen ist es rund 24 x kleiner als das Humangenom. "Dass selbst bei einem derart windschnittigen Genom fast jedes 10. Gen entbehrlich ist, hat uns überrascht", so Weigel. Detailliertere Analysen ergaben, dass Gene, die grundlegende Zellfunktionen wie die Proteinherstellung oder die Genregulation betreffen, nur selten starke Unterschiede aufweisen. Dagegen erfahren Gene, die für die Interaktion der Pflanze mit ihrer biologischen Umwelt verantwortlich sind - etwa bei der Abwehr von Schädlingen und Infektionen - überproportional häufig eine schwerwiegende Veränderung. Die genetische Variabilität scheint tatsächlich die Anpassung an regionale Wachstumsbedingungen und lokale Besonderheiten widerzuspiegeln. Vermutlich seien einige der betreffenden Gene auch dafür verantwortlich, der Pflanze ein Leben an besonders trockenen oder feuchten, heißen oder kühlen Standorten oder in Gegenden mit kürzerer oder längerer Vegetationsperiode zu ermöglichen. Die aufwändigen Untersuchungen könnten hier zu einem besseren Verständnis beitragen. Weigel erhofft sich nun durch die Ausweitung der Arbeiten auf andere Arten Erkenntnisse, wie man Nutzpflanzen züchten kann, die besonders gut an wechselnde Wachstumsbedingungen angepasst sind. Umwelteinfluss auf Pflanzen: "Eine Art, viele Genome"

Basell übernimmt Lyondell Chemical

Chemie
20.07.07   von  
Die niederländische <a href=http://www.basell.com>Basell</a> übernimmt die amerikanische <a href=http://www.lyondell.com>Lyondell Chemical Company</a> und wird damit zu einem der weltgrößten Chemiekonzerne. Basell zahlt rund 8,8 Mrd €. Der Gesamtwert der Transaktion beläuft sich unter Einschluss der übernommenen Lyondell-Schulden auf 19 Mrd $. Basell übernimmt Lyondell Chemical <% image name="Lyondell_Masslavkte" %><p> <small> Lyondell produziert unter anderem im niederländischen Masslavkte-Werk und unterhält auch im Wiener Millenniumstower ein Büro. </small> Die beiden fusionierten Unternehmen erzielen einen Umsatz von 34 Mrd $ und beschäftigen weltweit 15.000 Mitarbeiter. Damit hat Basell nach den Niederlagen bei den Bieterschlachten um <a href=http://chemiereport.at/chemiereport/stories/5772>GE Plastics</a> sowie den US-Chemiekonzern <a href=http://www.huntsman.com>Huntsman</a> sofort zu einem noch größeren Schlag ausgeholt. Huntsman war erst vor wenigen Tagen an die von der US-Investmentfirma Apollo kontrollierte US-Chemiegesellschaft <a href=http://www.hexionchem.com>Hexion Specialty Chemicals</a> gegangen. <b>Lyondell</b> ist - hinter Dow Chemical und DuPont - die drittgrößte unabhängige US-Chemiegesellschaft mit Sitz in Houston. Lyondell erzielte 2006 einen Umsatz von 22,3 Mrd $ und verbuchte einen Gewinn von 186 Mio $. Die Gesellschaft produziert neben Petrochemieprodukten auch Kunststoffe und verfügt über Raffinerien. <b>Basell</b> gehört der amerikanischen Access Industries, die wiederum von dem US-Industriellen Len Blavatnik kontrolliert wird. Basell hat den Sitz im niederländischen Hoofdorp und ist die globale Nummer eins bei Polypropylen und hochwertigen Polyolefin-Produkten. Die Gesellschaft verfügt über Produktionsstätten in 19 Ländern. Der Zusammenschluss von Basell und Lyondell schafft eine der weltweit führenden Chemiegesellschaften, erklärte Access-Chef Blavatnik. Er stärke die strategische Langzeitposition von Access in der globalen Petrochemie-Branche. Basell-Chef Volker Trautz hob die Wettbewerbsfähigkeit von Lyondell sowie den Zugang zu Rohstoffen und zu Raffineriekapazitäten hervor. Lyondell komplementiere die diversifizierte Basell-Produktpalette.

Süd-Chemie feiert 150-jähriges Jubiläum

Chemie
20.07.07   von  
Die Gründung der <a href=http://www.sud-chemie.com>Süd-Chemie</a> markierte 1857 den Beginn der chemischen Industrie in Bayern. Heute ist die Süd-Chemie ein Unternehmen, das seit 3 Jahren in Folge zweistellige jährliche Wachstumsraten bei Umsatz und Ergebnis aufweist und 2006 erstmals einen Umsatz von 1 Mrd € übertroffen hat. Süd-Chemie feiert 150-jähriges Jubiläum <% image name="suedchemie" %><p> <small> Weltweit beschäftigt die Süd-Chemie knapp 5.000 Mitarbeiter in etwa 70 Tochtergesellschaften und erwirtschaftet mehr als 80 % des Umsatzes außerhalb Deutschlands. Für die Zukunft sieht Vorstandsvorsitzender Günter von Au die Süd-Chemie gut gerüstet: „Weiterhin stehen die Zeichen auf Umsatzwachstum und zunehmende Ertragsstärke. Umweltschutz und neue Energien für die Zeit nach dem Erdöl sind globale Zukunftsmärkte, in denen wir hervorragend aufgestellt sind.“ </small> <b>1857</b> wurde das Unternehmen als Bayerische Aktiengesellschaft für chemische und landwirtschaftliche Fabrikate (BAG) von Justus von Liebig im oberbayerischen Heufeld mitbegründet, um mit der Herstellung von Kunstdünger die damals in Deutschland drohende Hungersnot zu bekämpfen. <b>1941</b> entstand die Süd-Chemie durch Fusion der BAG mit der im bayerischen Moosburg produzierenden Vereinigte Bleicherdefabriken AG. Die beiden größten Werke der heutigen Süd-Chemie stehen nach wie vor in Heufeld und Moosburg, die Verwaltung ist seit der Fusion in München. Heute ist die Süd-Chemie führend in den Bereichen Adsorbentien und Katalysatoren. <b>Adsorbentien</b> sind Spezialchemikalien, die andere Stoffe binden und dadurch Produkte und Prozesse in vielen Industrien optimieren, unter anderem in der Lebensmittel-, Gießerei-, Waschmittel-, und Pharmaverpackungsindustrie. So ist die Süd-Chemie Weltmarktführer für Spezialchemikalien zur Reinigung von Speiseölen, Weinen und Säften. Im boomenden Markt für Gießereichemikalien ist die Süd-Chemie weltweit die Nummer 2. Nahezu alle Waschmittelhersteller verwenden Produkte der Süd-Chemie als ökologisch unbedenkliche Weichmacher. Als einer der führenden unabhängigen Katalysatorenhersteller der Welt kooperiert die Süd-Chemie mit allen großen Chemie- und Petrochemieunternehmen. So ist die Süd-Chemie Weltmarktführer bei <b>Katalysatoren</b> zur Herstellung von Methanol, Ammoniak, Wasserstoff oder Styrol. Die Süd-Chemie entwickelt schon heute Katalysatoren, welche die Herstellung von Benzin, Diesel und Kunststoffen aus den länger verfügbaren Rohstoffe Erdgas und Kohle ermöglichen und nicht wie heute noch üblich aus Erdöl. Die Süd-Chemie baut derzeit in Katar eine Anlage, die noch heuer Katalysatoren liefern wird, die in Gas-to-Liquid-Prozessen Erdgas zu Treibstoffen und anderen hochwertigen chemischen Produkten verflüssigen wird. Zudem werden Katalysatoren entwickelt, mit denen sich Treibstoffe und Chemieprodukte eines Tages aus Kohle oder auch aus Biomasse herstellen lassen. Auch in der Wasserstoffkatalyse ist das bayerische Traditionsunternehmen die Nummer Eins.