Wasserstoffkern mit Quantensensor nachgewiesen

Wissenschaftlern der Universität Leipzig und der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich ist es gelungen, das Magnetfeld des unvorstellbar winzigen Kerns eines Protons nachzuweisen. Dafür wurden an der ETH quantenmechanische Effekte genutzt, wie Prof. Dr. Jan Meijer vom Institut für Experimentelle Physik II der Universität Leipzig sagt. „Die Methode erlaubt, das Magnetfeld des Kerns eines einzelnen Wasserstoffatoms in einem Abstand von einem Nanometer nachzuweisen und dessen Ort zu bestimmen.

Das NV-Zentrum (roter Pfeil) kann einzelne kleine Magnetfelder, die durch Protonen -dem Kern des Wasserstoffatoms - produziert werden (blaue Pfeile) auslesen. Die NV-Zentren sollten sich möglichst nahe an der Oberfläche befinden. Mit Mikrowellen und Laser wird der Sensor berührungsfrei ausgelesen. Foto: Prof. Christian Degen/ETH Zürich
Das NV-Zentrum (roter Pfeil) kann einzelne kleine Magnetfelder, die durch Protonen -dem Kern des Wasserstoffatoms – produziert werden (blaue Pfeile) auslesen. Die NV-Zentren sollten sich möglichst nahe an der Oberfläche befinden. Mit Mikrowellen und Laser wird der Sensor berührungsfrei ausgelesen.
Foto: Prof. Christian Degen/ETH Zürich

Dabei funktionieren die Sensoren bei Raumtemperatur und sind somit für viele Anwendungen in der Industrie und der Wissenschaft nutzbar“, erklärt der Physiker. Die Forscher aus Leipzig und Zürich haben ihre neuen Erkenntnisse in der jüngsten Ausgabe des renommierten Fachmagazins „Science“ veröffentlicht.

Die Magnetfeldsensoren bestehen aus nur einem Stickstoffatom sowie einer Fehlstelle (NV-Zentrum) im Diamantgitter. Wie die Physiker herausfanden, können die Farbzentren auch sehr nahe der Oberfläche eines Diamanten erzeugt werden. Dadurch lassen sich auch Magnetfelder einzelner Atome auf der Oberfläche detektieren. Diese sogenannten NV-Zentren werden dabei berührungsfrei mit Hilfe von Licht ausgelesen. „Dies macht sie für viele zukünftige Anwendungen einsetzbar. Denn überall in der Praxis, wo Magnetfelder mit extrem hoher Präzision gemessen werden müssen, kann dieser Effekt genutzt werden“, sagt Prof. Christian Degen von der ETH.

So sollen durch die neuen Erkenntnisse des deutsch-schweizerischen Forscherteams künftig wesentlich empfindlichere Biosensoren als bisher gebaut werden, wie Meijer erläutert. „Eigentlich arbeiten wir an einem Quantencomputer und versuchen dabei, jede mögliche Störung wie etwa durch das Magnetfeld einzelner Protonen zu vermeiden. In dieser Technik wurden die Störeffekte quasi als Messsignal genutzt“, sagt Meijer.

Um einzelne Wasserstoffatome an der Oberfläche eines Diamanten aufzuspüren, mussten die NV-Zentren möglichst nahe an der Oberfläche erzeugt werden. „Gelungen ist dies mit einer speziellen Oberflächenbehandlung und einem sogenannten Implanter. Er erlaubt es, einzelne Atome hochpräzise nur wenige Atomlagen tief zu platzieren“, sagt Dr. Sebastien Pezzagna, Physiker der Universität Leipzig. Die Forscher arbeiten nun daran, die Sensoren weiter zu verbessern, um damit einzelne Molekülstrukturen zu analysieren.

Fachveröffentlichung:
Single-proton spin detection by diamond magnetometry
Doi: 10.1126/science.1259464

Landesverfassungen unter der Lupe

Tier-, Umwelt- und Nichtraucherschutz oder das Recht auf eine Wohnung: Die Staatsziele, die jedes Bundesland ganz individuell in seine Verfassung aufnimmt, sind so unterschiedlich wie die jeweiligen politischen Machtverhältnisse. 25 Jahre nach der Wende befasst sich ein wissenschaftliches Projekt an der Universität Leipzig mit den Landesverfassungen. PD Dr. Werner Reutter vom Institut für Politikwissenschaft untersucht seit einem Jahr in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt „Muster und Determinanten der Verfassungspolitik in den deutschen Bundesländern“ Gemeinsamkeiten und Unterschiede in diesen wichtigen Leitlinien.

„Ich untersuche unter anderem, inwieweit die Verfassungen in den Bundesländern von bundes- und europapolitischen Entwicklungen geprägt sind“, erklärt Reutter und nennt als markantes Beispiel die Schuldenbremse. Diese verfassungsrechtliche Regelung, die 2009 von der Föderalismuskommission zur Begrenzung der Staatsverschuldung beschlossen wurde, sei in einigen Landesverfassungen verankert, in anderen nicht. „Die Verfassungen der Länder sind in den vergangenen Jahren unterschiedlich häufig und in unterschiedlicher Reichweite verändert worden“, sagt der Politikwissenschaftler, der für sein Projekt unter anderem Gespräche mit Landtagsabgeordneten führt und Dokumente wie Zeitungen auswertet.

Während in Sachsen seit Anfang 1992, dem Jahr der Verabschiedung, nur einmal die Verfassung geändert wurde – zur Annahme der Schuldenbremse – habe es in Brandenburg schon acht Änderungen gegeben. Relativ häufig hätten Berlin und Rheinland-Pfalz ihre Verfassungen mit der stets notwendigen Zwei-Drittel-Mehrheit im Parlament geändert, allerdings seit 1950 beziehungsweise 1947: Berlin 43-mal, Rheinland-Pfalz 37-mal. Grund für diese Unterschiede seien unter anderem die politischen Verhältnisse.

Während im eher konservativen, CDU-regierten Sachsen die Verfassung kaum geändert worden sei, herrsche beispielsweise im Land Brandenburg ein anderes Politikverständnis vor. „Hier wird die Opposition stärker in die Politik einbezogen. In Brandenburg waren von Beginn an viele Staatsziele wie zum Tier- und Umweltschutz und soziale Grundrechte wie das Recht auf eine Wohnung in die Verfassung aufgenommen. In dieser Tradition steht auch die 2013 in die Verfassung aufgenommene Antirassismusklausel“, berichtet Reutter. Der Politikwissenschaftler weist darauf hin, dass all diese Klauseln keinen einklagbaren Rechtsanspruch begründen, sondern eher als politische Bekenntnisse zu betrachten seien. Dies sei auch der Grund, weshalb Staatsrechtler diese Thematik kritisch betrachten.

Im Rahmen seines Projektes, das zunächst bis März 2016 läuft, will Reutter unter anderem die Verfassungen Bayerns, Baden-Württembergs und des Saarlandes unter die Lupe nehmen.

Ratgeber zum Studieren mit Kind erschienen

Die erste Ausgabe des Magazins „Studieren mit Kind in Leipzig. Eine Handreichung für studentische Eltern“ ist in dieser Woche erschienen. Der umfangreiche Ratgeber wurde vom Gleichstellungsbüro der Universität Leipzig in Kooperation mit dem Studentenwerk Leipzig herausgegeben. Er soll studierende Eltern bei der Vereinbarkeit von Familie und Studium unterstützen.

med_pic_20141029090310_9df2255ad6Im ersten Teil der Broschüre, der sich rund ums Studium dreht, finden sich Hinweise zu Beurlaubung und zum Teilzeitstudium ebenso wie Informationen des Studentenwerkes zu den Themen „Wohnen mit Kind“ und „Mit Kindern in der Mensa“ oder zur angebotenen Sozialberatung. Zudem geben die Rektorin der Universität Leipzig, Prof. Dr. Beate Schücking, die Geschäftsführerin des Studentenwerkes Leipzig, Dr. Andrea Diekhof, und der Gleichstellungsbeauftragte der Universität Leipzig, Georg Teichert, in Interviews Auskünfte über Familienfreundlichkeit an der Universität oder mögliche Unterstützungen für Studierende mit Kind.

In zwei weiteren Kapiteln stehen die Themen Finanzen und Betreuung im Mittelpunkt. Hier ist alles Wissenswerte zu BAföG, Elterngeld, Mutterschaftsgeld, Kindergeld, Wohngeld oder auch zu Sonderfonds und Vergünstigungen beziehungsweise zu Kitaplätzen, Tagespflege oder speziellen Betreuungsangeboten des Studentenwerks versammelt. Ein Anhang mit nützlichen Links und Angaben zu weiteren Veröffentlichungen rundet das umfassende Informationsangebot ab.

Das Magazin ist kostenfrei bei den Gleichstellungs- und Familienbeauftragten in allen Leipziger Hochschulen, im Familieninfobüro der Stadt Leipzig und in den Einrichtungen des Studentenwerks erhältlich.

E-Learning bleibt auf Wachstumskurs

Die Nachfrage nach Angeboten rund um digitales Lernen mit PC, Smartphone oder Tablet steigt. Die etwa 250 E-Learning-Anbieter in Deutschland konnten im vergangenen Jahr ihre Umsätze kräftig um 13,5 Prozent auf 582 Millionen Euro steigern. Das berichtet der Hightech-Verband BITKOM auf Grundlage der jährlichen Branchenbefragung des MMB-Instituts für Medien- und Kompetenzforschung. „Die E-Learning-Branche kann im dritten Jahr in Folge zweistellige Wachstumsraten verbuchen. IT-unterstütztes Lernen hat sich in der Aus- und Weiterbildung etabliert“, sagt BITKOM-Hauptgeschäftsführer Dr. Bernhard Rohleder.

„In Zukunft werden vor allem das mobile Lernen und E-Learning-Apps an Bedeutung gewinnen.“ Die steigenden Umsätze wirken sich auch auf die Mitarbeiterzahl aus. Insgesamt zählt die E-Learning-Branche 8.850 Beschäftigte, das ist ein Anstieg um 700 Arbeitsplätze verglichen mit 2012. Die Zahl der freien Mitarbeiter wuchs dabei innerhalb eines Jahres um rund 16 Prozent auf 2.600, bei den festangestellten Mitarbeitern beträgt der Anstieg 6 Prozent auf 6.250. Rund jeder sechste Mitarbeiter (17,5 Prozent) in der Branche ist dabei in der Softwareentwicklung tätig.

Auf die Erstellung von digitalen Lerninhalten entfällt mehr als ein Drittel des Branchenumsatzes (36 Prozent). Jeweils rund ein Viertel (23 Prozent) machen das Angebot von E-Learning-Kursen sowie der Verkauf digitaler Lerninhalte aus. Etwas geringer (18 Prozent) ist der Anteil, der durch Verkauf und Vermietung von Software für E-Learning und Wissensmanagement erzielt wird.

Hinweis zur Methodik: Grundlage der Zahlen ist eine jährliche Branchenbefragung des MMB-Instituts für Medien- und Kompetenzforschung, die bereits zum siebten Mal durchgeführt wurde.

Quelle: http://www.bitkom.org

(dvf, sy)
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