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Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 1_2013

Forschen in Jülich 1|20134 W ie der Magnetismus in einem der wichtigsten Halbleiter bei tiefen Temperaturen entsteht, be- richtete ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Physikern des Forschungszentrums Jülich in der Fachzeitschrift „Nature Materials“. Die Wissen- schaftler untersuchten den magnetischen Halbleiter Galli- ummanganarsenid mit einer kürzlich von ihnen entwickel- ten Methode. Dabei beschossen sie das Material im stärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem „SPring-8“ in der Harima Science Garden City in Japan, mit Photo- nen. Sie konnten so die Eigenschaften von Elektronen tief im Inneren beobachten. Es zeigte sich, dass der Magne- tismus zwei konkurrierende Ursachen auf atomarer Ebene hat – ein Ergebnis, das theoretische Vorhersagen aus den vergangenen Jahren nun erstmals experimentell bestätigt. Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern bilden die Basis unserer Informationstechnologie. Könnte man zudem magnetischen Eigenschaften der Elektronen in Halbleitern nutzen, ließen sich Informationen ener- gieeffizienter transportieren. :: Magnetischer Halbleiter unter Beschuss Platz 1 in Europa, Platz 5 weltweit: Das ist das erfreuliche Ergebnis für unseren neuen Superrechner JUQUEEN in der TOP500, der Liste der schnellsten Su- percomputer der Welt. Als erster Super- computer Europas erreicht er eine maxi- male Rechenleistung von 5,9 Petaflops – das sind fast sechs Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde. Für unsere Forschung bedeutet das, wir haben die Möglichkeit zu aufwendigeren Simulationen und kön- nen uns auf noch genauere und aussagekräftigere Ergebnisse freuen. Ein Projekt, dem das zugutekom- men wird, ist die Simulation des menschlichen Ge- hirns. Daran arbeiten wir mit internationalen Partnern im „Human Brain Project“, das gerade erst von der EU als Flagship-Projekt mit großzügigen Fördermit- teln ausgestattet wurde. Aber auch die Erforschung neuer Materialien, die Quantenphysik, die Energie- und Klimaforschung werden von der verbesserten Rechenleistung profitieren. Darüber hinaus ist JU- QUEEN einer der energieeffizientesten Superrechner weltweit. Wir freuen uns, Ihnen unsere „Königin der Rech- ner“ in diesem Heft vorzustellen. Weitere Themen sind: Verschmelzende Sterne, ein neuer Batterietyp, basierend auf Silizium und Luft, und das Entschei- dungsverhalten von Managern. Lassen Sie sich von unserer Forschung überraschen! Ich wünsche Ihnen eine anregende Lektüre, Ihr Prof. Achim Bachem Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich :: EDITORIAL Die Nervenzellen im Gehirn tau- schen sich über ein gigantisches Netzwerk von Verbindungen aus, die sogenannten Synapsen. Bislang ist es unklar, wie und wann diese Kontaktstellen entstehen oder wie- der verschwinden. In der Fachzeit- schrift „PLOS Computational Biolo- gy“ präsentieren Neurowissen- schaftler vom Bernstein Center Freiburg und vom Institut für Neu- rowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich eine neue Erklärung. Mit Hilfe theoreti- scher Modelle haben sie einen Me- chanismus entdeckt: Sind zwei Nervenzellen bereits durch mehre- re Kontakte miteinander verbun- den, bauen sie beim Informations- austausch eine zusätzliche Verbin- dung auf. Das Entscheidende: Die neue Synapse bleibt nur bestehen, wenn die beiden Nervenzellen in einer bestimmten Reihenfolge aktiv werden. Andernfalls bildet sie sich zurück. :: Kontaktpflege im Gehirn Von Synapse zu Synapse werden Informationen im Gehirn weiter- geleitet. Energiereiche Photonen (grüner Pfeil) setzen Elektronen aus dem Inneren der Probe frei (roter Pfeil). Die Messung dieser Elektronen lässt Aussagen über die magnetischen Eigenschaften der Probe zu.

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