Nanoelektronik 18 12 Inhalt

Scheideweg: Die pharmazeutische Industrie muss die Entwicklung neuer Wirkstoffe vorantreiben.

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Inhalt

MATERIALWISSENSCHAFT

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ZUM TITEL: Das Netz der Kohlenstoffatome im Graphen erinnert an Kaninchendraht.

Die unregelmäßige Wellenstruktur gilt als ein möglicher Grund, warum das Graphen so stabil ist. Es ist reißfester als jedes andere Material und zeichnet sich durch besondere elektronische Eigenschaften aus.

Nanoelektronik

18 Rechnen mit Kohlenstoff

Flexibel, druckbar und kostengünstig – diese Eigenschaften verspricht die molekulare Elektronik. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung schaffen die Basis, um organische Substanzen für Solarzellen, Leuchtdioden und Speicherchips zu optimieren und entwi- ckeln aus molekularen Materialien elektronische Bauteile für die Zukunft.

26 Quantenwelt im Kubus

Nanostrukturen überraschen Wissenschaftler immer wieder mit exo- tischen Quanteneffekten. Mit extrem sensiblen Instrumenten untersuchen Experten des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung die elektro- nischen Spezialitäten in winzigsten Dimensionen. Dabei interessieren sie sich etwa für den widerstandslosen Stromtransport in supraleitenden Nanostrukturen oder die Grundlagen der Spintronik.

34 Chips vom Blatt

Graphen gilt als Tausendsassa der Materialwissenschaft, denn die gerade mal eine Atomlage dicken Kohlenstoffschichten zeichnen sich durch außergewöhnliche mechanische und elektronische Eigenschaften aus.

Wie die chemische Struktur das physikalische Verhalten des Materials bestimmt, ist eine der Fragen, die Wissenschaftler der Max-Planck- Institute für Polymerforschung und für Festkörper forschung untersuchen.

PERSPEKTIVEN

08 Eindrucksvolle Preisverleihung in Oviedo

08 Rückenwind für freies Wissen im Netz 09 „Die Arctic Sunrise ist kein Einzelfall“

10 Neuland betreten in Lateinamerika 10 Jugend forscht – und staunt 1 1 Schwarze Löcher und Gravitations-

wellen

1 1 Ins Netz gegangen

ZUR SACHE

12 Rezept für neue Medikamente Die Pharmaindustrie scheut vor der Entwicklung neuer medizinischer Wirkstoffe zurück – vor allem wenn es um Krankheiten geht, die Menschen in Entwicklungsländern betreffen.

Peter H. Seeberger analysiert die Gründe dafür und zeigt Wege auf, wie sich das Problem lösen lassen könnte.

FOKUS

18 Rechnen mit Kohlenstoff 26 Quantenwelt im Kubus

34 Chips vom Blatt Titelseite: SPL-Agentur Focus; Fotos: Thomas Hartmann (großes Bild), istockphoto

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4 | 13 MaxPlanckForschung

5 SPEKTRUM

42 Wir verstehen, dass wir nichts verstehen

42 Licht, im Flug beobachtet 43 Tankstelle im All

43 Musik aus dem Regenwald 43 Die Geometrie der Krebszelle 44 Einsam im Weltraum 44 Bakterien mit Seltenen Erden 45 Der kleinste Speicher der Welt 45 Knochen in der Grube 45 Knackpunkt im Holz 46 Fliegen fliegen auf Orangen 46 Mehr Treibhausgas denn je

46 Die Wärmepumpe in Europas Ozean 47 Arbeit im Takt

47 Kosmischer Kauz

PHYSIK & ASTRONOMIE

48 Die Teilchenjägerin Zur Person: Sandra Kortner

BIOLOGIE & MEDIZIN

56 Die Liaison der Kauzeköpp Schön sind sie nicht – die Groppen des Max-Planck-Instituts für Evolu- tionsbiologie. Trotzdem faszinieren diese Fische, die erst in den 1990er- Jahren im Niederrhein auftauchten, die Forscher. Es sind nämlich Hybri- den, also die gemeinsamen Nach- kommen zweier Arten.

UMWELT & KLIMA

64 Mathematik im Grenzbereich Ob die kolumbianische Regierung ecuadorianischen Bauern schadete, indem sie Coca-Plantagen an der Grenze mit Pestiziden besprühen ließ, war schwierig zu klären. Wie sich die Substanzen ausbreiten, simulierten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme.

KULTUR & GESELLSCHAFT

72 Ohne Netzwerk kein Geschäft Für Touristen tragen Markt- und Stra- ßenhändler viel zum Flair asiatischer Länder bei. Doch die Märkte in Viet- nam sind nicht nur Orte des Waren- austauschs, sondern sie spiegeln ein komplexes Geflecht sozialer Bezie- hungen und politischer Strukturen.

Das jedenfalls beobachten Wissen- schaftler des Max-Planck-Instituts für ethnologische Forschung.

RUBRIKEN

03 Orte der Forschung 06 Blickpunkt – Peter Gruss

Aufbruch in die terra incognita 80 Rückblende

Im Bordcomputer der Fliege 82 Neu erschienen

82 Bert Hölldobler, Edward O. Wilson, Auf den Spuren der Ameisen 83 Nikolaus Schneider, Martin Urban,

Was kann man heute noch glauben?

84 Andreas Mayer, Wissenschaft vom Gehen 85 Monika Rößiger, Forscherfragen 86 Dietrich Lemke (Hrsg.), Die Astro-

nomische Gesellschaft 1863–2013 87 Standorte

87 Impressum

TECHMAX

Einfach durchgerostet – Forscher im Kampf gegen Korrosion.

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1 Seite das an diesem Thema forscht. Denn was beim Rosten auf der Größenskala der Moleküle und Atome abläuft, hat die Wissenschaft kei- neswegs völlig enträtselt. Natürlich ist schon lange klar: Das zweithäufigste Element auf der Erde, der Sauerstoff, greift das häufigste Element, das Eisen, chemisch an. Einem Sau- erstoffatom fehlen zwei Elektronen, um die Plätze in seiner äußeren Elektronenschale voll zu besetzen. Das macht Sauerstoff zu einem aggressiven Elektronenräuber

, wenn er auf andere chemische Elemente trifft.

Der Elektronendiebstahl heißt „Oxidieren“, nach dem vom Altgriechischen abgeleiteten Namen Oxygenium für Sauerstoff.

Eisen ist für Sauerstoff ein leichtes Opfer das recht willig zwei , oder drei Elektronen

abgibt. Unter trockenen Bedingungen überzieht sich Eisen mit einer dünnen Oxidschicht, die vor weiterer

Oxidation schützt. Mit dem braunen, bröckeligen Rost hat diese Eisenoxidschicht allerdings noch wenig ge - mein. Rost entsteht erst, wenn W

asser ins Spiel kommt. Normalerweise ist Luft weder trocken noch perfekt sauber

. In den meisten Regionen, in denen Menschen leben, gibt es Niederschlag. Und wenn es nicht regnet, enthält die Luft in der Regel viel Feuch tigkeit. Hinzu können aggressive Luft- - schadstoffe kommen, die die Korrosion

WWer kennt sie nicht, die lustigen Geschichten vom Ritter Rost? Im echten Leben ist die Korrosion von Eisen und Stahl, wie Rosten wissenschaftlich präzise heißt, allerdings nicht lustig. Seit unsere V

orfahren vor über 3000 Jahren Eisen als W

erkstoff entdeckt haben, hat unsere Technik sozusagen Kari- es bekommen. Ganze Flotten von Schiffen, Fahrzeugen, Unmengen von Schienen, Brü- cken und Stahlbetonbauten hat der Rostfraß schon zerbröseln lassen. Allein in Deutsch- land vernichtet diese Korrosion jedes Jahr

Technik und Infrastruktur im W ert von 75 Milliarden Euro. Das sind immerhin fast drei Prozent des Bruttoinlandsprodukts*.

Aber was ist Rost eigentlich ganz genau? Und wie könnte man ihn wirksamer bekämpfen?

Wer wissenschaftliche Antworten auf diese Fragen sucht, ist am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf genau richtig. Dort, in der Abteilung von Martin Stratmann, Direktor am Institut, leitet Frank Ren- ner ein in- ternatio- nales Team,

Einfach durchgerostet – Forscher im Kampf gegen K

orrosion

k

* Stand 2012

TECH

AUSGABE 19 WINTER 2013/14

MAX

N E U G I E R I G AUF W I S S E N SCHAF T

Mittelweg: Sandra Kortner gelingt es, Familie mit einer Karriere als Kernphysikerin zu vereinbaren.

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Konflikt um Pestizide gegen kolum- bianische Coca-Pflanzen beizulegen.

64

profitieren nur bedingt vom Wirtschaftsaufschwung Vietnams.

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Fotos: Denise Vernillo, dpa-picture alliance, corbis (von links nach rechts)