Mehr Geld für österreichisches Forschungsprojekt zu nanostrukturierten Grenzflächen Märkte 23.02.09 von Facebook Twitter LinkedIn via eMail teilen Ein österreichweites Verbundprojekt unter der Federführung der Johannes-Kepler-Universität Linz forscht auf dem Gebiet der Nanotechnologie. Für die nächsten drei Jahre stehen 3,6 Millionen Euro zur Verfügung. Mehr Geld für österreichisches Forschungsprojekt zu nanostrukturierten Grenzflächen <% image name="NanotechnologieWeb" %> <small>NSI besteht aus acht vernetzten Einzelprojekten, an denen Universitäten, Forschungseinrichtungen österreichische Firmen beteiligt sind © www.nalogo.at</small> Friedrich Schäffler vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik an der JKU koordiniert seit 2005 das Verbundprojekt NSI (Nanostructured Surfaces and Interfaces), in dem Forschung auf dem Gebiet der Nanotechnologie betrieben wird. NSI besteht aus acht vernetzten Einzelprojekten, an denen Universitäten, Forschungseinrichtungen (JKU, UAR (Upper Austrian Research GmbH), TU Graz, TU Wien, Universität Graz) und sechs österreichische Firmen (darunter die Profactor GmbH, die TCKT GmbH und die Tiger Coatings GesmbH & Co KG) beteiligt sind. Für die nächsten drei Forschungsjahre auf internationalem Niveau stehen jetzt weitere 3,6 Millionen Euro zur Verfügung. Unterstützt wird das Verbundprojekt von der bei der FFG (Forschungsförderungsgesellschaft mbH) angesiedelten österreichischen Nanoinitiative. Die FFG ist die nationale Förderstelle für anwendungsorientierte und wirtschaftsnahe Forschung in Österreich. Seit 2005 unterstützt die FFG dieses Projekt. Ein internationales Gutachtergremium und eine FFG-Jury genehmigte weitere 3,1 Millionen Euro für die Forschungsarbeiten rund um Verbundkoordinator Schäffler. Die restliche Fördersumme in der Höhe von 0,5 Millionen Euro kommt von den beteiligten Firmen. Mit dieser dritten Förderperiode kann bis 2012 weiter anwendungsorientierte Forschung betrieben und die Nanotechnologie in OÖ ausgebaut werden. „Über dieses Verbundprojekt sind verschiedene Kompetenzfelder vernetzt und dadurch entstehen neue Synergien. Die Unternehmen können auf einen umfangreichen Wissens- und Technologie-Pool zurückgreifen und die Universitäten sind in den Firmen bei der Umsetzung neuer Produkte dabei und können zu deren Optimierung beitragen“, sagt Schäffler. Darüber hinaus schafft das NSI Verbundprojekt Stellen für Doktoranden und Diplomanden und trägt in OÖ nachhaltig zum Studiengang NanoScience/Technologie der JKU bei, der ab dem Wintersemester 2009 als eigener Master-Kurs angeboten wird. Zur Stärkung der eingesetzten Analysetechniken und Forcierung der Nanoanalytik gibt es zudem in der neuen Förderperiode ein eigenes wissenschaftliches Projekt, in das das kürzlich gegründete Zentrum für Oberflächen- und Nanoanalytik (ZONA) der JKU und das Zentrum für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik der TU Graz eingebunden sind.
Simulation analysiert UV-Stabilität von DNA Märkte 23.02.09 von Facebook Twitter LinkedIn via eMail teilen Vorgänge, die zur Stabilität von DNA im UV-Licht beitragen, konnten erstmals mittels komplexer Computersimulationen im Detail untersucht werden. Die Gruppe um Hans Lischka und Mario Barbatti publizierte die Ergebnisse des vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts im Journal of the American Chemical Society. Demnach ist ein ultraschneller, zweistufiger Prozess ein Grund für die Fotostabilität der DNA. Simulation analysiert UV-Stabilität von DNA <% image name="DNAUVStabilWeb" %> <small>Ultraschnelle Veränderungen der Energieniveaus von Elektronen des 9H-Adenins schützen die DNA vor Schäden durch UV-Licht © Hans Lischka</small> UV-Strahlen bräunen nicht nur die Haut, sie können auch Atome ihrer Elektronen "berauben" und so organische Verbindungen zerstören. Um diesen schädlichen Wirkungen zu entgehen, setzt der DNA-Bestandteil Adenin auf einen ultraschnellen Prozess, der in weniger als einer billionstel Sekunde abläuft. Durch UV-Licht kommt es zu einer Anregung von Elektronen des Adenins. Somit erlangen diese zunächst ein höheres Energieniveau. Von diesem kehren sie wieder auf das ursprüngliche Grundniveau zurück. So wird potenziell schädliche Anregungsenergie in harmlose Vibrationsenergie des Molekülgerüstes umgewandelt. Die DNA wird dadurch vor Schäden geschützt. Während der Vorgang selbst bereits bekannt war, konnten die Details aufgrund der hohen Komplexität des Vorganges noch nicht simuliert und damit im Detail analysiert werden - bis jetzt. <b>Simulation eines Übergangs</b> Durch den innovativen Einsatz einer Berechnungsmethode zur Simulation dynamischer Quantenzustände gelang es dem Wiener Team um Hans Lischka und Mario Barbatti vom Institut für Theoretische Chemie der Universität Wien, genaue Aussagen über Mechanismen zu treffen, die der Fotostabilität von Adenin zugrunde liegen. "Durch die Größe des Moleküls, die notwendigen, langen Simulationszeiten und die Komplexität der Elektronen-Spektren war dieses Projekt eine formidable Herausforderung. Und es hat sich gelohnt, sie anzunehmen", erklärt Lischka. Das Team um Lischka berechnete, wie der Übergang zwischen den einzelnen Energieniveaus der Elektronen in Kopplung an die Bewegung der Atomkerne im Detail abläuft. Zunächst zeigen die Daten, dass dieser Übergang kein kontinuierlicher, sondern ein aus zwei Schritten bestehender Prozess ist. Ersterer ist "ultrakurz" und nimmt lediglich 22 Femto-Sekunden in Anspruch. Dabei fallen die Elektronen von einem höheren Energieniveau (S3) in ein niedrigeres (S1). Der zweite Schritt dauert etwa 20-mal so lange wie der erste, nämlich eine halbe billionstel Sekunde. Danach sind die Elektronen des Adenins wieder in den energiearmen Ausgangszustand (S0) zurückgefallen, und das in unvorstellbarer Geschwindigkeit. <b>Bewegung der Elektronen und Atomkerne</b> Die renommierte American Chemical Society hebt in ihrem Kommentar unter anderem die Anzahl der von Lischka und seinem Team berechneten Kernbewegungsbahnen hervor. In dieser Arbeit wurden nicht nur ein oder zwei, sondern gleich 60 dieser, auch als Traktorien bezeichneten, Bahnen simuliert. Diese Anzahl ermöglichte die Erstellung einer Statistik über jene Vorgänge, die für die Fotostabilität von Adenin verantwortlich sind. Lischka und Barbatti dazu: "Durch Verwendung vieler Traktorien konnten wir statistische Aussagen treffen. So sahen wir beispielsweise, dass bei 98 %, also bei praktisch allen berechneten Traktorien, 60 Femto-Sekunden nach einer UV-Bestrahlung das S1- Niveau erreicht wurde." Die von Lischka und Barbatti in diesem speziellen Zusammenhang erstmals angewandte Computersimulationsmethode birgt großes Potenzial für die weitere Erforschung ultraschneller fotochemischer Prozesse in polyatomaren Molekülen. Dieses Potenzial der äußerst zeitintensiven Methode konnte durch die Förderung von Lischkas Arbeit durch den Wissenschaftsfonds FWF voll ausgeschöpft werden. Die erlangten Einsichten und die Aufnahme der Publikation von Lischka und Barbatti in die Website-Rubrik "JACS Select" für innovative Entwicklungen zeigen deutlich, dass Lischka seine "formidable Herausforderung" bestens bewältigt hat. <small> Originalpublikation: "Nonadiabatic Deactivationof 9H-Adenine: A Comprehensive Picture Based on Mixed Quantum-Classical Dynamics" M. Barbatti & H. Lischka. J. Am. Chem. So., 2008, 130 (21), 6831-6839, DOI:10.1021/ja800589p JACS Select: http://pubs.acs.org/JACSbeta/jvi/issue3.html </small>
