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Forschung kurz und knapp
. . Foto: Jens Meyer (Universität Jena)

Teamwork im Molekül

Gemeinsam lässt sich mehr erreichen als alleine. Diese all­tägliche Erkenntnis haben Chemiker der Universität Jena auf eine Verbindung angewandt, die zwei Gallium-Ato­me enthält. Diese arbeiten so zusammen, dass sie die be­sonders starke Bindung zwischen Fluor und Kohlenstoff in anderen Substanzen spalten können (DOI: 10.1021/ jacs.0c12166). Mithilfe von Röntgenstruktur-Analysen konnten die Forschenden um Juniorprofessor Dr. Robert Kretschmer belegen, dass während der Spaltungsreakti­on ein Galliumatom das Fluor bindet und das andere den Rest der Kohlenwasserstoff-Verbindung. »Jetzt, wo dieser Schritt geschafft ist, können wir dieses Konzept weiter­entwickeln«, sagt Kretschmer. »Wünschenswert wäre es, wenn die Reaktion zu einem vollständigen Katalysezyklus weitergeführt werden kann.« [MK]

 

Die Studie zeigt, dass selbst als verbreitet geltende Arten wie der Klatschmohn (Papaver rhoeas) in Deutschland stetig zurückgehen. Die Studie zeigt, dass selbst als verbreitet geltende Arten wie der Klatschmohn (Papaver rhoeas) in Deutschland stetig zurückgehen. Foto: H. Bruelheide

Pflanzenvielfalt auf dem Rückzug

Für eine Studie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig (iDiv) wurden 29 Millionen Daten zur Verbreitung von Gefäßpflanzen ausgewertet – die bisher umfassendste Analyse von Pflan­zendaten aus Deutschland (DOI: 10.1111/gcb.15447). »Die Ergebnisse zeichnen ein sehr düsteres Bild des Zustandes der Pflanzenvielfalt in Deutschland«, sagt Erstautor Dr. David Eichenberg. In der Fläche ist über ganz Deutsch­land hinweg in jedem Rasterfeld (ca. 5 mal 5 Kilometer) ein mittlerer Rückgang der Artenvielfalt, um rund zwei Prozent pro Jahrzehnt zu verzeichnen. Zu den Verlierern zählen insbesondere Archäophyten – das sind Arten, die durch den Menschen, aber bereits vor der Entdeckung Amerikas nach Deutschland gelangten. Dagegen konnten sich viele Neophyten (Arten, die nach 1492 Deutschland erreicht haben) ausbreiten. [iDiv/ST]

 

. . Foto: AG Peneva

Von Sonnenlicht zu Wasserstoff

Ein Team des Sonderforschungsbereichs »CataLight«, an dem die Universität Jena beteiligt ist, hat neuartige organi­sche Farbstoffe mit edelmetallfreien Katalysatormolekülen kombiniert, die unter Lichtbestrahlung in Wasser gasförmi­gen Wasserstoff freisetzen (DOI: 10.1002/chem.202004326). Dabei nutzten die Forschenden Rylen-Farbstoffe, die be­sonders stabil gegenüber Licht und chemischen Prozessen sind. »Die in der Forschung eingesetzten, lichtabsorbieren­den Metallkomplexe enthalten oftmals Ruthenium oder Iridium. Diese Metalle machen am Massenanteil der Erd­kruste allerdings weniger als 0,1 Millionstel Prozent aus und sind daher perspektivisch limitiert«, erklärt Prof. Dr. Kalina Peneva. Der Einsatz von photoaktiven Verbindun­gen auf organisch-chemischer Basis sei deutlich nachhalti­ger als die Verwendung von Schwermetallen. [sl]

 

. . Foto: Kai Papenfort/Uni Jena

Resistenz gegen Antibiotika

Antibiotika, wie Penicillin, entfalten ihre Wirkung dadurch, dass sie die Zellwand der Bakterien angreifen, indem sie deren Synthese behindern. Doch sind die Bakterien diesem Angriff nicht hilflos ausgeliefert. Ein Forschungsteam der Universität Jena hat jetzt ein Molekül – eine Ribonuklein­säure namens VadR – entdeckt, das die Antibiotika-Resis­tenz des Cholera-auslösenden Bakteriums Vibrio cholerae entscheidend beeinflusst (DOI: 10.1038/s41467-020-19890- 8). So hemmt VadR die Synthese eines Bakterien-Proteins, das u. a. die Krümmung des stäbchenförmigen Bakteri­ums V. cholerae (Bild rechts) steuert. »VadR ist jedoch nur eines von vielen Molekülen, die in die Genexpression bei V. cholerae eingreifen können. Wenn wir all diese Molekü­le, deren Funktionen und ihr Zusammenspiel verstehen, können wir daraus neue Therapieansätze ableiten«, sagt Studienleiter Prof. Dr. Kai Papenfort. [AG]

 

. . Foto: Anne Günther (Universität Jena)

Veränderte Blühphasen bei Pflanzen

Insekten haben einen entscheidenden Einfluss auf die Bio­diversität und Blühphasen von Pflanzen. Das haben For­schende der Universität Jena und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig (iDiv) herausgefunden (DOI: 10.3389/fpls.2020.542125). Fehlen Insekten im Umfeld der Pflanzen, verändert sich deren Blühverhalten. »Durch diese Veränderungen kann es zu einer zeitlichen Diskrepanz zwischen Pflanzen- und Tierarten kommen. Daraus resultieren negative Folgen für das Ökosystem«, sagt Josephine Ulrich, die Erstautorin der Studie (Foto). Beispiele dafür sind die Nahrungsmit­telversorgung der Insekten und der Bestäubungserfolg. Diese Verschlechterung der Ökosystemfunktion könnte einen weiteren Artenverlust nach sich ziehen, etwa durch zunehmenden Schädlingsbefall bei Pflanzen. [Viv]

 

. . Foto: Jens Meyer (Universität Jena)

Intelligente Nanomaterialien

2D-Materialien bestehen aus nur einer Lage von Ato­men und sind sehr vielseitig einsetzbar. In Kombination mit Lichtwellenleitern ermöglichen die ultimativ dünnen Materialien neue Anwendungen im Bereich der Sensorik, der nichtlinearen Optik und der Quantenelektronik. Aller­dings war es bisher sehr aufwendig, die beiden Kompo­nenten zusammenzubringen, da die hauchdünnen Schich­ten per Hand auf den Wellenleiter transferiert werden mussten. Jenaer Forschenden ist es gemeinsam mit austra­lischen Kollegen gelungen, erstmals 2D-Materialien direkt auf optischen Fasern wachsen zu lassen (DOI: 10.1002/adma.202003826). Verantwortlich für den Erfolg ist ein von Prof. Dr. Andrey Turchanin und seinem Team vom Institut für Physikalische Chemie entwickeltes neuartiges Wachs­tumsverfahren. [sh]

 

. . Foto: Anne Günther (Universität Jena)

Neuer Stromspeicher ist effizienter

Um erneuerbare Energien dauerhaft nutzbar zu machen, werden geeignete Stromspeicher gebraucht. Als solche bieten sich sogenannte Redox-Flow-Batterien an, bei de­nen die stromspeichernden Komponenten in einem Lö­sungsmittel gelöst und dezentral gelagert werden. Bisher allerdings wiesen diese Stromspeicher zwei Schwächen auf, die eine breite Anwendung verhinderten: Zum einen kamen als Elektrolyt häufig umweltgefährdende und gif­tige Schwermetallsalze wie Vanadium zum Einsatz, zum anderen benötigten sie ein aufwendiges Kühlungssystem. Forschende der Universität Jena haben nun neue Poly­merelektrolyte für Redox-Flow-Batterien entwickelt, die leistungsfähig und umweltfreundlich zugleich sind (DOI: 10.1002/aenm.202001825). »Die Redox-Flow-Batterie kann einen wichtigen Beitrag als Stromspeicher der Zukunft leisten«, sagt Projektleiter Prof. Dr. Ulrich S. Schubert. [sh]

 

. . Foto: Anne Günther (Universität Jena)

Durchleuchten im Nanobereich

Physikern der Universität Jena ist es gemeinsam mit Kolle­ginnen und Kollegen aus Duisburg, Grenoble und Madrid gelungen, einen der kleinsten Röntgendetektoren weltweit mit einer Auflösung von gerade einmal 200 Nanometern zu entwickeln (DOI: 10.1038/s41467-020-18384-x). Für die hohe Auflösung des Detektors sorgt die geringe Größe des verwendeten Halbleiter-Nanodrahts. Der Detektor der Je­naer Forscher zielt nicht darauf ab, in der Medizin zum Einsatz zu kommen. Vielmehr kann die Methode wertvol­le Informationen bei der Untersuchung von Materialien liefern. »Viele Bauteile – etwa in Chip-basierten Sensoren oder physikalischen Lichtquellen – werden immer klei­ner«, sagt Maximilian Zapf (im Bild rechts). »Unser De­tektor könnte verwendet werden, um solche nanoskaligen Elemente zu prüfen und ihr Material zu charakterisieren«, ergänzt Prof. Dr. Carsten Ronning (im Bild links). [sh]

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