Forscher an der <a href=http://www.epfl.ch>Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne</a> (EPFL) haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem kostengünstig Zinkoxidfilme im Nanometerbereich hergestellt werden können.Nano-Verfahren steigert Effizienz der Dünnschicht-Photovoltaik<% image name="PV" %>
<small><b>Mit Nanoschichten aus Zinkoxid</b> kann die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen erhöht werden. <i>Bild: pixelio.de/berlin-pic</i></small>
Damit lässt sich die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen, die 1.000 Mal dünner sind als herkömmliche Photovoltaikelemente, steigern. An der EPFL wird schon seit längerem an Dünnschichtsolarzellen geforscht. Diese Technik erlaubt es, möglichst sparsam mit Silicium umzugehen. Mit sinkendem Durchmesser der Siliciumschicht sinkt aber auch die Absorptionsrate für Sonnenlicht. Deshalb greifen die Forscher zu einem Trick. Mithilfe von Zinkoxidkristallen wird das einfallende Licht so gestreut, dass die Aufnahmerate im Silizium steigt. Theoretisch könnte damit sogar ein höherer Wirkungsgrad als bei konventionellen Elementen erreicht werden, wenn man mehrere Dünnschichtmaterialien stapelt.
Allerdings ist es technisch sehr schwierig, die pyramidenförmigen Zinkoxidkristalle in die richtige Form zu zwingen. Die Forscher in Lausanne haben jetzt aber eine Möglichkeit gefunden, um dünne Schichten aus Zinkoxid in der gewünschten Form herzustellen. Dazu erstellen sie eine Negativform der geplanten Struktur und lassen darauf die Kristalle wachsen. Anschließend muss die Oxidschicht nur noch abgezogen werden. Diese Technik lässt sich auch im industriellen Maßstab anwenden.
Gerhard J. Herndl, Meeresbiologe an der Universität Wien, hat Bakterien entdeckt, die wie Pflanzen das Enzym Ribulose-Biphosphat-Carboxylase (RuBisCO) besitzen, das eine wichtige Rolle bei der Photosynthese spielt.
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<small><b>Wasserproben aus 3.000 m Tiefe</b> kommen an Bord des Forschungsschiffes Pelagia <i>Foto: Alexander Bochdansky</i></small>
Bei den neu entdeckten Tiefsee-Bakterien dient jedoch nicht Sonnenlicht als Energiequelle der Umwandlung von Kohlendioxid in organischen Kohlenstoff, vielmehr ernähren sie sich von Schwefelverbindungen. Zu den aktuellen Forschungsergebnissen publizieren die Forscher der Universität Wien zusammen mit Kollegen aus den USA in der renommierten Fachzeitschrift "Science".
<b>Jenseits von jeglichem Sonnenlicht</b>
RuBisCO ist das häufigste Protein auf der Erde, weil es in allen Pflanzen vorkommt und als Enzym bei der Photosynthese verwendet wird. Dieses Enzym konnte nun erstmals in Bakterien, die sich in Wassertiefen von 200 bis 3.000 m – jenseits von jeglichem Sonnenlicht – befinden, nachgewiesen werden. „Diese autotrophen Mikroben beziehen ihre Energie offenbar aus Schwefelverbindungen. Wir konnten entsprechende Gene in den Mikroben finden“, so Meeresbiologe Herndl, der auch Wittgenstein-Preisträger 2011 ist.
In sauerstofflosen Lebensräumen nutzen anaerobe Mikroorganismen Schwefelverbindungen als Energiequelle, so z.B. im Boden von seichten Gewässern und Meeren sowie in speziellen sauerstofflosen Regionen des Freiwassers wie in den Tiefen der Ostsee oder des Schwarzen Meeres. In den weiten Bereichen des offenen Ozeans, wie dem Pazifik oder dem Atlantik, gibt es jedoch genügend Sauerstoff zum Veratmen.
Trotzdem fand das internationale Wissenschaftlerteam eine Vielzahl von Bakterien in den sauerstoffhaltigen Regionen des Pazifiks und Atlantiks, die als Energiequelle Schwefelverbindungen oxidieren und Kohlendioxid in Biomasse umwandeln. Herndl und sein Team konnten aufzeigen, dass eine Gruppe von Bakterien, die sowohl das Gen für RuBisCO als auch jenes zur Oxidation von Schwefelverbindungen besitzt, vorwiegend auf Partikel in der Tiefsee vorkommen. Der Meeresbiologe vermutet folgendes: „Diese Millimeter bis Centimeter großen Partikel, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Meter pro Tag in die Tiefsee rieseln, könnten in ihrem Inneren sauerstofflos sein. Somit könnten in einer sauerstoffhaltigen Umgebung sauerstofflose Mikrozonen im Inneren von Partikeln existieren.“
<small>Originalpublikation: Potential for Chemolithoautotrophy Among Ubiquitous Bacteria Lineages in the Dark Ocean. Brandon K. Swan, Manuel Martinez-Garcia, Christina M. Preston, Alexander Sczyrba, Tanja Woyke, Dominique Lamy, Thomas Reinthaler, Nicole J. Poulton, E. Dashiell P. Masland, Monika Lluesma Gomez, Michael E. Sieracki, Edward F. DeLong, Gerhard J. Herndl, Ramunas Stepanauskaus. In: Science, September 1, 2011.</small>
Photosynthese-Enzym in Tiefseebakterien
September 8th
Boehringer Ingelheim erhält Frost & Sullivan Award
<a href=http://www.boehringer-ingelheim.at>Boehringer Ingelheim</a> konnte den vom Beratungsunternehmen <a href=http://www.frost.com>Frost & Sullivan</a> unter den Auftragsherstellern von Biopharmaka vergebenen „European Bio Pharmaceutical Contract Manufacturing Competitive Strategy Leadership Award 2011“ erringen.
Boehringer Ingelheim erhält Frost & Sullivan Award<% image name="image_1565606353_image" %>
Die Analysten von Frost & Sullivan betrachteten dabei die Kriterien
• Auswertung von Konkurrenzanalysen
• Umsetzung der Wettbewerbsstrategie
• Auswirkungen auf den Marktanteil
• wettbewerbsbezogene Markenpositionierung
• Auswirkungen auf Kundenzufriedenheit und Kundennutze
Die Performance von Boehringer Ingelheim im Biopharma-Auftragsgeschäft wurde dabei mit jener von direkten Wettbewerbern verglichen. In einer Reaktion bezeichnete Simon Sturge, Corporate Senior Vice President Biopharmaceuticals bei Boehringer Ingelheim die Auszeichnung als „bedeutende Anerkennung der Qualität des Auftragsgeschäfts“ und „Bestätigung für unseren kundenfokussierten Service.“ Mit dem neu erworbenen biopharmazeutischen Entwicklungs- und Produktionszentrum in Fremont, Kalifornien, habe man bereits den nächsten Schritt für den weiteren Ausbau des Geschäfts unternommen.
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<b>Das Dienstleistungsportfolio von Boehringer Ingelheim</b>
Boehringer Ingelheim ist eines der weltweit führenden Unternehmen in der Auftragsentwicklung und -produktion von Biopharmazeutika und kann umfangreiche Dienstleistungen – von der Entwicklung von Säugetierzelllinien oder mikrobiellen Stämmen bis zur Herstellung der pharmazeutischen Endprodukte erbringen. Das Angebot beinhaltet Entwicklungen vom präklinischen Bereich bis hin zur Marktversorgung im Bereich Säugetierzellkultur und Mikroorganismen-Fermentation. Boehringer Ingelheim hat bislang 19 Moleküle auf den Markt gebracht und besitzt Erfahrung mit zahlreichen Molekülklassen, darunter monoklonale Antikörper, rekombinante Proteine, Interferone, Enzyme, Fusionsmoleküle und Plasmid-DNA. Darüber hinaus stehen Hochtiter- Plattformtechnologien für neue Antikörpermimetika wie Gerüstproteine und Antikörperfragmente zur Herstellung der
Kundenprodukte zur Verfügung.
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Neue Daten zur Wettbewerbsposition der europäischen Chemieindustrie
Der europäische Chemie-Verband <a href=http://www.cefic.org>Cefic</a> hat Zahlen zur Wettbewerbsposition der europäischen Chemieindustrie veröffentlicht. Dabei zeigt sich vor allem der verstärkte Einfluss der asiatischen Märkte – nicht nur zum Nachteil der Europäer.
Neue Daten zur Wettbewerbsposition der europäischen Chemieindustrie<% image name="ProductionIndex" %>
<small><b> Die erste einer Reihe von Sägezahnschwingungen?</b> Produktionsindex der europäischen Chemieindustrie, bezogen auf den Wert von 2005 = 100. <i>Bild: Cefic</i></small>
Der Anteil Europas an der Chemie-Weltproduktion hat sich demnach seit 1999 von 34,6 auf 27,1 Prozent verringert. Das hat vor allem mit zahlreichen Investitionen in Produktionsstätten in China sowie mit dem Ausbau der petrochemischen Industrie im nahen Osten zu tun. Der Aufstieg der asiatischen Märkte hat aber, in absoluten Zahlen betrachtet, gleichwohl auch zum Wachstum der europäischen Chemieunternehmen beigetragen: Gerade in den letzten beiden Jahren konnten hier beachtliche Zuwachszahlen erzielt und das Rekordproduktionsniveau von 2007 beinahe wieder erreicht werden.
Besonders positiv verlief das Jahr 2010 für die europäische Chemieindustrie. Der Gesamtumsatz stieg gegenüber 2009 um 17,2 Prozent auf 526 Milliarden Euro. Die EU ist Netto-Exporteur gegenüber allen Märkten mit Ausnahme von China – gegenüber dem asiatischen Riesen wurde ein Handelsbilanzdefizit von 1,3 Milliarden Euro verzeichnet. Die Binnenmarktumsätze stiegen von 2009 auf 2010 um 16 Prozent.
<a href=http://www.astrazeneca.com>Astra Zeneca</a> präsentierte Ergebnisse einer Phase-III-Studie, in denen der unternehmenseigene Wirkstoff Rosuvastatin mit Pfizers Atorvastatin in seiner Wirkung auf das Fortschreiten von Atherosklerose verglichen wurde.
Rosuvastatin und Atorvastatin im Vergleich <% image name="Rosuvastatin-Formula" %>
<small><b>Astra Zeneca</b> möchte mit Rosuvastatin ein größeres Stück am weltweiten Statin-Kuchen erobern. <i>Bild: Jürgen Martens/GNU-Lizenz für freie Dokumentation</i></small>
Die Wirkstoffklasse der Statine, der wichtigsten Medikamentengruppe, die gegen zu hohe Cholesterin-Werte eigesetzt wird, stellt einen Weltmarkt von ungeheurer Größe dar. Allein das umsatzstärkste Präparat Atorvastatin brachte Hersteller Pfizer 2010 mehr als 10 Milliarden Dollar ein. Kein Wunder also, dass der Markt umkämpft ist. Einer der Herausforderer von Atorvastatin ist das Präparat Rosuvastatin, das von Astra Zeneca unter dem Markennamen „Crestor“ vertrieben wird.
<b>Was wirkt besser gegen Atherosklerose</b>
Nun hat der britisch-schwedische Pharma-Konzern Ergebnisse der Phase IIIb-Studie „Saturn“ präsentiert, die an 1.300 Patienten die Wirkung von Rosuvastatin 40 mg mit der von Atorvastatin 80 mg auf das Fortschreiten von Atherosklerose bei Hochrisikopateinten vergleicht. Als primäres Maß für die Wirksamkeit diente dabei die Veränderung des Atherom-Volumens in Prozent in einem bestimmten Segment einer koronaren Arterie – ein Maß, das durch intravaskuläre Ultraschallmessungen (IVUS) bestimmt wurde. Die Ergebnisse zeigen eine größere Werte bei Behandlung mit Rosuvastatin, konnten aber keine statistische Signifikanz erreichen. Als sekundäres Maß wurde die Änderung des totalen Atherom-Volumens herangezogen, die ebenfalls mittels IVUS bestimmt wurde. Für dieses Maß konnte eine statistisch signifikante Reduktion für Rosuvastatin im Vergleich mit Atorvastatin gezeigt werden.
September 5th
Russell Lande gewinnt Balzan-Preis für Theoretische Biologie
Am 5. September wurden die Preisträger der alljährlich in der Wissenschaft viel beachteten <a href=http://www.balzan.org>Balzan-Preise</a> vergeben. Den in diesem Jahr vergebenen Preis für „Theroretische Biologie oder Bioinformatik“ im Wert von 750.000 Schweizer Franken erhält der am Imperial College in London tätige US-Amerikaner Russell Lande.
Russell Lande gewinnt Balzan-Preis für Theoretische Biologie<% image name="RussellLande" %>
<small><b>Russell Lande</b> wurde für seine Beiträge zur Quantitativen Genetik und Populationsdynamik ausgezeichnet. <i>Bild: Internationale Balzan-Stiftung</i></small>
Nach den Worten des Preisverleihungskomitees erhält Lande die Auszeichnung „für wegweisende Beiträge zur Entwicklung und Anwendung der theoretischen Populationsbiologie einschließlich der modernen Entwicklung der Theorie der quantitativen Genetik und der Erforschung stochastischer Populationsdynamiken.“
Lande wurde 1951 geboren und promovierte 1976 an der Harvard University unter Richard Lewontin. Bekannt wurde er vor allem durch die Erweiterung der Quantitativen Genetik im Kontext der Evolutionsbiologie. Er entwickelte eine stochastische Theorie der Evolution quantitativer Merkmale durch genetische Drift und natürliche Selektion. Seine Ergebnisse trugen Wesentliches zur Debatte über genetische Einschränkungen der Evolution von Phänotypen bei. Darüber hinaus har er wichtige Beiträge zur Populationsdynamik geleistet, indem er beispielsweise auf messbare Größen beruhende Kriterien dafür entwickelt hat, ob eine bestimmte Art vom Ausstrebern bedroht ist.
<b>Weitere Themen, weitere Preisitäger</b>
Die weiteren Balzanträger 2011 sind Peter Brown (Princeton University) für „Geschichte des griechisch-römischen Altertums“, Bronislaw Baczko (Universität Genf), für „Die Zeit der Aufklärung“ und Joseph Silk (Johns Hopkins University, Baltimore), für „Das frühe Universum (von der Planckzeit zu den ersten Galaxien)“.
Salvatore Veca, der Präsident des Preisverleihungskomitees, gab anschließend an die Bekanntgabe der diesjährigen Preisträger, die Themen für die Preisausschreibung 2012 bekannt:
• Theorie und Philosophie des Rechts
• Musikwissenschaft
• Wissenschaften der festen Erde, unter besonderer Berücksichtigung interdisziplinärer Forschungsbeiträge
• Epigenetik
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<b>Die Preisgebiete der Balzan-Preise</b>
Die Preissumme der vier Balzan Preise 2012 wird 750.000 Schweizer Franken sein (zirka EUR 670.000). Die Preisgebiete der Internationalen Balzan-Stiftung variieren jedes Jahr, um besonders innovative Forschung auf den Gebieten der Geistes- und Sozialwissenschaften, der Kunst sowie den Naturwissenschaften, der Physik, Mathematik und Medizin zu würdigen, die im Gegensatz zu traditionellen Wissenschaftsgebieten oftmals spezieller und interdisziplinärer ausgerichtet sind. Die Preisträger müssen die Hälfte des Preisgeldes für die Finanzierung von Forschungsprojekten aufwenden, die vorzugsweise von jungen Wissenschaftlern und Forschern durchgeführt werden sollen.
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Die durch optimierte Rohstoffnutzung gewonnenen Nebenprodukte der Zellstoff- und Faserproduktion vermarktet die <a href=http://www.lenzing.com>Lenzing AG</a> künftig unter dem Namen „Lenzing Co-Products“.
Lenzing: Ko-Produkte für spezielle Märkte<% image name="Natriumsulfat" %>
<small><b>Natriumsulfat</b> wird im Rahmen des Lenzinger Viscoseprozesses durch Kristallisation und Kalzinierung rückgewonnen. <i>Bild: Lenzing AG</i></small>
Zwei industrielle Hauptprozesse dienen der Lenzing AG zur Herstellung ihres Produktportfolios: Aus Buchenholz wird Zellstoff, aus Zellstoff werden Cellulosefasern. Für beide Prozesse ist man dabei bemüht, einen möglichst hohen Prozentsatz des eingesetzten Rohstoffs in verwertbare Güter überzuführen. Das hat dazu hat dazu geführt, dass man sich Verfahren erdacht hat, mit denen anfallende Nebenprodukte aufbereitet und an spezielle Märkte verkauft werden können. Dieses Geschäft hat nun einen neuen Namen bekommen: Lenzing Co-Products.
Ein Beispiel für ein solches Ko-Produkt ist Essigsäure, die mithilfe eines sogenannten „Bioraffinerie-Prozesses“ aus Holz gewonnen wird, mit dessen Hilfe ein außerordentlich hoher Nutzungsgrad des Rohstoffs erreicht wird. Im Rahmen der Produktion von Viscosefasern fällt wiederum Natriumsulfat an, dass durch Kristallisation du Kalzinierung rückgewonnen wird. Mitte April wurde die Gesamtproduktionsmenge von 5 Millionen Tonnen dieses Stoffs erreicht. Abnehmer sind beispielsweise die Wasch- und Reinigungsmittelindustrie, die Glasindustrie oder die Futtermittel-, Lebensmittel- und Pharmabranche.
September 3rd
Geschlechtsspezifische Unterschiede bei Agression und Kooperationsbereitschaft
Forscher der <a href=http://www.uni-trier.de>Uni Trier</a> haben die genetischen Ursachen kooperativen Verhaltens untersucht und sind dabei auf eine überraschende Entdeckung gestoßen: Der Grad an Aktivität eines mit Aggression korrelierten Gens hat bei Frauen und bei Männern unterschiedliche Auswirkungen.
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<small><b>Die von Jobst Meyer geleitete Abteilung für Verhaltensgenetik</b> erforscht die molekulargenetischen Grundlagen komplex vererbter Phänotypen und Erkrankungen wie Aufmerksamkeitsdefizit- und Hyperaktivitätsstörung oder Autismus. <i>Bild: Universität Trier</i></small>
Was man in den menschlichen Genen so alles finden kann: Wissenschaftler der Abteilung für Verhaltensgenetik an der Universität Trier ließen Studenten im Rahmen einer Studie um echtes Geld spielen, wobei sie einen Teil davon in einen Gemeinschaftstopf investieren konnten. Das Design des Spiels war dabei so geartet, dass es einen Grundzug der Evolution kooperativen Verhaltens wiedergab: „Sind alle gute Kooperierer, würden sich diejenigen in der Evolution durchsetzen, die unkooperativ sind. Sind alle Egoisten, dann hätten die Kooperativen bessere Chancen“, erklärt dazu der Leiter der Abteilung, Jobst Meyer, im Gespräch mit Pressetext Deutschland.
Das Verhalten der Mitspieler wurde nun in Zusammenhang mit den vorhandenen Varianten des Monoaminoxidase A-Gens (MAOA) gebracht, von dem man aus früheren Studien wusste, dass es mit aggressivem Verhalten in Zusammenhang steht: Männern und Mäusen, denen dieses Gen fehlt, überaus gewalttätig sind. Tatsächlich zeigte sich auch bei den männlichen Studienteilnehmern, dass eine niedrige MAOA-Expression mit starker Skepsis gegenüber ihren Mitspielern und wenig Kooperationsbereitschaft korreliert. Anders bei den weiblichen Teilnehmern: Frauen mit der weniger aktiven Variante des Gens verhalten sich dennoch kooperativ gegenüber den Mitspielern.
<b>Ursachen in der Evolution des Menschen?</b>
Der geschlechtsspezifische Unterschied im Verhalten könnte evolutionäre Ursachen haben. So könnte es sein, dass aggressivere Frauen bei unseren steinzeitlichen Vorfahren mehr Ressourcen außerhalb der Familie erringen konnten und einen evolutionären Vorteil daraus zogen, wenn sie diese großzügig mit der Sippe teilten. Ebenso konnten sie in früheren Kulturen tendenziell einen höheren sozialen Rang errungen und somit überhaupt mehr zu verteilen gehabt haben.
Geschlechtsspezifische Unterschiede bei Agression und Kooperationsbereitschaft
Physikern der <a href=http://www.uibk.ac.at>Universität Innsbruck</a> und des <a href=http://iqoqi.at>IQOQI</a> gelang es, einen digitalen Quantensimulator zu realisieren, der im Prinzip die mathematische Beschreibung von beliebigen Quantensystemen nachbilden kann.
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<small><b>Die Menschen hinter dem Experiment:</b> Christian Roos, Daniel Nigg, Rene Gerritsma und Benjamin Lanyon (v.l.) haben gemeinsam mit Kollegen einen Quantensimulator gebaut, mit dem eine Vielzahl quantenphysikalischer Systeme simuliert werden kann. <i>Bild: Uni Innsbruck</i></small>
Physikalische Phänomene werden in vielen Fällen durch mathematische Gleichungen beschrieben, die sich nicht exakt lösen lassen. In solchen Fällen verwenden die Wissenschaftler häufig Computersimulationen, um die entsprechenden Modelle zu untersuchen. Für Quantensysteme erreicht man dabei aber schnell die Grenzen der Rechenleistung der zur Verfügung stehenden Computer. <a href=http://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman>Richard Feynman</a> hat aus diesem Grund bereits 1982 vorgeschlagen, Quantensysteme mit Quantensystemen (sogenannten „Universellen Quantensimulatoren“) experimentell zu simulieren, die seinen Überlegungen zufolge im Gegensatz zu klassischen Turing-Maschinen nicht von einer exponentiellen Verlangsamung der Rechenleistung betroffen wären. 1996 bestätigte der Theoretiker <a href=http://en.wikipedia.org/wiki/Seth_Lloyd>Seth Lloyd</a> diesen Ansatz, in dem er nachwies, dass Quantencomputer so programmiert werden können, dass sich jedes beliebige physikalische System effizient simulieren lässt.
<b>Die experimentelle Bestätigung kam aus Innsbruck</b>
Die experimentelle Umsetzung eines solchen digitalen Quantensimulators gelang nun in Innsbruck. Schon die Vorarbeit leisteten jene Experimente zu Quantencomputern, die in der Arbeitsgruppe von Rainer Blatt durchgeführt wurden. Vor knapp zwei Jahren gelang es Forschern um Blatt und Christian Roos, die Eigenschaften eines sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegenden Teilchens, das sich als solches nie in der Natur beobachten ließe, in ein stark gekühltes Calciumatom einzuschreiben. Nun ging man daran, einen Quantencomputer so zu programmieren, dass er die mathematische Beschreibung eines Quantenphänomens (im konkreten Fall wurde eine Reihe von Spin-Systemen betrachtet) simulieren kann. Auch hierbei fungieren in einer Vakuumkammer gefangene und mit Lasern stark abgekühlte Calciumatome als Träger der Quantenbits. Das Neue daran ist, dass auf diese Weise Interaktionen und Dynamiken simuliert werden können, die im Quantencomputer selbst gar nicht vorhanden sind, wie Benjamin Lanyon von Institut für Quantenoptik und Quanteninformatik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IQOQI) erklärte.
Um die Zahl der simulierbaren Quantensysteme zu vergrößern, müsste allerdings die Zahl der Quantenbits noch deutlich erhöht und dafür die Zahl der Ionen, die exakt kontrolliert werden können, von derzeit sechs auf etwa 40 gesteigert werden.
<small>Die Originalarbeit „Universal digital quantum simulation with trapped ions“ wurde in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht: http://www.sciencemag.org/content/early/2011/08/31/science.1208001
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Ein Quantensystem simuliert ein Quantensystem
