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Neuartige Kohlenstoff-Nanomaterialien mit besonderen Eigenschaften

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Wer mit Bleistift schreibt, hinterlässt Spuren aus Kohlenstoff. Dabei werden einzelne Schichtpakete aus Graphit von der Bleistiftmine abgerieben. Würde man das nun weitertreiben und trüge die Schichten bis zur letzten Atomschicht ab, so stiesse man auf Graphen, ein Material mit aussergewöhnlichen Eigenschaften. Es könnte dereinst für unterschiedlichste Anwendungen in den Bereichen Elektronik, Kommunikationstechnik, Energieerzeugung- und Speicherung, im Fahrzeugbau und vielem mehr eingesetzt werden.

Asteroideneinschläge – wie gross ist die Gefahr?

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Erst mit der modernen Erkundung des Erdmondes und seiner kraterübersäten Oberfläche in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts wurde uns bewusst, dass über geologische Zeiträume auch die Erde immer wieder teilweise katastrophale Einschläge von Asteroiden und Kometen erlebt hat.

Genomchirurgie mit CRISPR – die Medizin vor einem Quantensprung?

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Seit der Sequenzierung des menschlichen Genoms um die Jahrtausendwende haben rasante technologische Fortschritte zur Identifizierung tausender neuer Krankheitsgene geführt. Mit der Genomchirurgie dank CRISPR, die universell anwendbar ist, um Gensequenzen aller lebenden Organismen zu verändern, bietet sich jetzt die theoretische Möglichkeit, auf unsere Gene auch einzugreifen.

Das «Flüstern» der Bäume

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Im Wald gibt es viele Geräusche, Blätterrauschen, singende Vögel, aber erstaunlicherweise auch solche im Innern von Bäumen. Einige kann man hören, viele sind jedoch im nicht-hörbaren Ultraschallbereich. Können Bäume also miteinander sprechen oder projizieren wir fälschlicherweise unser eigenes Denken auf akustische Phänomene in der Pflanzenwelt?

Der Goldene Schnitt

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Freitag, 12. Januar 2018, 20.00 Uhr Dr. Hans Walser, Mathematiker, Frauenfeld ZHAW, grosser Physikhörsaal TP406, Technikumstrasse 9, 8400 Winterthur Der Goldene Schnitt tritt seit der Antike in vielen Bereichen der Geometrie, Architektur, Musik, Kunst, Naturwissenschaften und Mathematik auf. Im Vortrag...

Wissenschaft aus der Fiktion – Der robotische Augenarzt

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Roboter nehmen in unserer Gesellschaft einen wichtigen Platz ein: sie bauen Autos, erkunden ferne Planeten oder die Tiefen der Ozeane. Wie in alten Filmen vorhergesagt, hat sich auch in der Medizin ein neuer Bereich für Roboter aufgetan, welche als minimal-invasive Werkzeuge eingesetzt werden und medizinische Behandlungen sicherer und effizienter gestalten sollen.

Der Cherenkov-Teleskop-Array – ein neuer Blick ins All

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Beim Blick an den Nachthimmel sehen wir von Auge Sterne und Galaxien, die als heisse Körper Licht ausstrahlen wie unsere Sonne. Viele heisse Quellen strahlen auch in Wellenlängenbereichen, die man nicht direkt sehen kann. Es gibt im Universum aber auch andere Strahlungsquellen. Die Gammastrahlenastronomie beobachtet kosmische Strahlung sehr hoher Energie (100 GeV und mehr), die nicht von heissen Quellen stammen kann. Um Gammastrahlen auf der Erde zu beobachten, wird ein Netzwerk von Cherenkov-Teleskopen aufgebaut.

Die Mathematik als Grundlage der Kryptographie

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Mit der weltweiten Vernetzung von Computern hat die Kryptographie zentrale Bedeutung erlangt. Ohne Kryptographie wäre ein privates Gespräch mit dem Handy oder eine e‑Banking Transaktion im Internet undenkbar. Die Mathematik ist dabei wichtige Grundlage für die Kryptographie. Die implementierten Public-Key Verschlüsselungsverfahren basieren auf der Schwierigkeit der Faktorisierung von ganzen Zahlen oder der Schwierigkeit den diskreten Logarithmus eines Gruppenelementes zu berechnen.

Vulkane – Tickende Zeitbomben

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Vulkane sind Ausdruck der Dynamik des Erdinnern: Sie treten nicht zufällig auf, sondern sind an diskrete Zonen gebunden, wo der normalerweise feste Erdmantel teilweise aufgeschmolzen wird. Vulkane stellen die «Spitze des Eisberges» dar, da nur etwa 10% des teilflüssigen Gesteins (Magma) an der Erdoberfläche austritt. Die restlichen 90% kristallisieren als Tiefengesteine innerhalb der Erdkruste. Ausmass und Zeitpunkt einer Vulkaneruption können nach wie vor nicht zuverlässig vorhergesagt werden, da beide von Parametern wie Zähigkeit und chemische Zusammensetzung der Magmen, sowie Gehalt an flüchtigen Substanzen (Wasser und Kohlendioxid), die im Magma gelöst sind, abhängen.

Warum gibt es Wasser auf der Erde? Ein Blick in die Geburtsstätte von Sternen und Planeten

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Wasser ist ein Molekül, das weder im Urknall noch auf der Erde entstanden ist. Woher kommt das Wasser, das notwendig ist für alles Leben auf der Erde? Wasser im Universum lässt sich vom Erdboden praktisch nicht beobachten, weil unsere Atmosphäre voll von Wasserdampf ist und alle Strahlung von Wassermolekülen vollständig absorbiert. Mit dem Herschel Weltraum-Observatorium der Europäischen Weltraumagentur ESA wurde es möglich, Wasser im Universum zu beobachten und die Entstehung von Wassermolekülen zurück an seinen Ursprung zu verfolgen. Herschel entdeckte sehr viel Wasser in Planeten, Kometen, Sternentstehungsgebieten und Galaxien. Es ist an gewissen Orten eines der häufigsten Moleküle.

Aufbruch ins Zeitalter der Permamobilität – das Ende der Mobilität, wie wir sie kennen?

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Die Digitalisierung aller Lebensbereiche hat immer stärkere Auswirkungen auch auf den Mobilitätssektor. Mit der rasanten Verbreitung leistungsstarker Smartphones gewinnen digitale Werkzeuge für die persönliche Mobilitätsplanung schnell an Bedeutung. Das hat grosse Konsequenzen. Wenn früher noch simple Fahrplanauskünfte die Online-Auskunftssysteme dominierten, gehen die heutigen digitalen Mobilitätsassistenten sehr viel weiter und bieten erste verkehrsträger- und anbieterübergreifende Ticketing-Services an. In Zukunft werden offene Mobilitätsplattformen dominieren. Diese bieten dem Stadtbewohner situationsbedingt verschiedene Mobilitätsoptionen aus einer Hand.

Drohnen – wohin führt die Entwicklung?

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Nach der Geburtsstunde der Industrierobotik vor zirka 50 Jahren befinden wir uns heute in der Pionierphase von Service-Robotern, die uns auch ausserhalb der Produktionshallen unterstützen und ganz neue Anwendungen ermöglichen. Diese nächste Generation von Robotern ist «menschenfreundlich» und lernfähig. Service-Roboter erfassen und verstehen ihre Umwelt über verschiedene Sensoren und arbeiten Hand-in-Hand mit dem Menschen zusammen. Robotertechnologie wird es uns in naher Zukunft ermöglichen die Landwirtschaftsfelder effizienter und nachhaltiger zu bewirtschaften, Rettungskräfte in gefährlichen Situationen zu unterstützen oder Fahrzeuge sicherer und sogar autonom fahren zu lassen.

Die Sprache der Affen

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Zu den grossen Fragen in der Zoologie gehört unter anderem auch diejenige, wie sich Tiere untereinander verständigen. Wie machen sie kund, dass Gefahr droht oder dass sich ein Feind nähert, wie «reden» sie miteinander und drücken damit ihre sozialen Beziehungen aus? Klaus Zuberbühler, Professor für Primatologie an der Universität Neuenburg, schreibt uns dazu: «Menschen sind ungewöhnliche Affen. Sie bauen Städte, tauschen Gegenstände, machen Kunst, glauben an unsichtbare Mächte und kommunizieren mit komplexer Sprache. Und trotzdem hatten wir und die Schimpansen vor nicht allzu langer Zeit einen gemeinsamen Vorfahren, von dem beide Arten direkt abstammen. »

Alte und neue Krankheiten: Von Malaria bis Ebola und Zika

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Die Krankheiten der Armut (Malaria, Tuberkulose und HIV/AIDS) sowie die vernachlässigten Tropenkrankheiten (Neglected Tropical Diseases NTDs; zum Beispiel Wurmerkrankungen wie Bilharzia, die Schlafkrankheit und die Leishmaniose) bilden noch immer – trotz grosser Erfolge im vergangenen Jahrzehnt – die grösste Bürde für die mittelschwachen Länder der Tropen und Subtropen. Hinzu kommen aber auch noch die wieder aufflackernden oder neuen Krankheiten wie zum Beispiel Ebola oder Zika. Der Vortrag stellt die gegenwärtige Situation dar und zeigt auf, wie diese Krankheiten nicht nur bekämpft, sondern auch zum Teil eliminiert werden können.

Angewandte Nanotechnologie für sauberes Trinkwasser, schnellere Diagnostik und stabile Zähne

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Forschung an kleinsten Partikeln, sogenannten Nanopartikeln, zeigt deren erstaunliches Verhalten mit lebenden Zellen auf. Dies führt zu einem verbesserten Verständnis der Toxikologie (Sicherheit von industriellen Produkten) und ermöglicht die Entwicklung von medizinischen Behandlungen. Seit der Gründung im Jahre 2004 hat das Labor für Funktionelle Materialien eine Reihe von industriellen Anwendungen von kleinen Partikeln untersucht: Speziell biologisch abbaubare Nano-Gläser sind attraktive Bausteine für die verbesserte Behandlung von entzündeten Zahnhälsen.

Neue biotische Bedrohungen für den Wald

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In Zeiten der Klimaveränderung und des internationalen Handels sind unsere Wälder immer wieder neuen Herausforderungen ausgesetzt. In den letzten zwanzig Jahren erreichten zahlreiche exotische Organismen unsere Wälder. Obwohl die meisten dieser neu eingeführten Arten sich in der Umwelt unbemerkt integrieren, verursacht ein Bruchteil dieser Organismen Probleme für den Wald. Das Eschentriebsterben wurde 1992 in Polen erstmals beobachtet. Dieser asiatische Pilz gefährdet heute die Gemeine Esche in ganz Europa. Der Asiatische Laubholzbockkäfer wurde an vielen Standorten in Europa und Nordamerika festgestellt und Tilgungen dazu erlaubten bisher seine Ausbreitung zu stoppen.

Satellitennavigation – Relativitätstheorie im täglichen Leben

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Die allgemeine Relativitätstheorie hat ihr hundertjähriges Jubiläum gefeiert. Seither wurde sie mit vielen Experimenten immer wieder bestätigt. Für unser tägliches Leben ist sie allerdings kaum relevant – mit einer Ausnahme: Jeder GPS-Empfänger berücksichtigt relativistische Korrekturen zur Bestimmung seiner Position, vom Smartphone zur Navigation auf der Strasse mit Metergenauigkeit bis zum Präzisions-Vermessungsgerät für die Landesvermessung oder zur Messung der Bewegung der tektonischen Platten im Millimeterbereich. Die Positionierung mit Navigationssatelliten beruht auf der präzisen Messung der Laufzeit von Mikrowellensignalen, welche von den Satelliten aus einer Höhe von rund 20’000 km ausgesendet werden.

Neurochirurgie: Höchste Präzision durch innovative Technologie

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Das menschliche Gehirn ist ein hochkomplexes Organ. Die Zahl der Verknüpfungen zwischen den Nervenzellen ist ungleich grösser als die Anzahl der Sterne unserer Milchstrasse. Kommt dazu, dass sich das Gehirn ständig verändert: Neue Verbindungen werden geschaffen, alte abgebaut. «Zu meinen, wir könnten das Gehirn verstehen, ist vermessen», sagt der Referent, Prof. Luca Regli. Trotzdem sind mit dem heutigen Wissen und den vorhandenen Technologien Eingriffe und Vorgehensweisen möglich, von denen man vor wenigen Jahren nur träumen konnte. Tumore im Gehirn können heute sehr genau lokalisiert werden. Ein Eingriff ins Gehirn ist jedoch nach wie vor eine Gratwanderung.

Evolutionäre Medizin: Mumien und mehr…

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Die Evolutionäre Medizin ist ein neues medizinisches Forschungs- und Lehrgebiet, welches sich mit der Anpassung von menschlicher Gesundheit und Krankheit aus evolutionärer Perspektive befasst. Veränderungen der Umwelt, der humanen Morphologie und Genetik sowie der Krankheitserreger sind wichtige Einflussfaktoren menschlicher Gesundheit. Untersuchungsobjekte sind Mumien und Skelette aber auch historische Datensätze. All dies hilft Erkenntnisse auch für heute relevante medizinische Probleme zu finden. Ein bekannter Fall ist der neolithische Mann aus dem Eis (Ötzi). Im Vortrag werden die neusten medizinisch-interdisziplinären Forschungen an solchen einmaligen Körpern vorgestellt.

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