Stärke

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Stärke (Begriffsklärung) aufgeführt.
Strukturformel
Ausschnitt aus einem Amylopektinpolymer
Allgemeines
Name Stärke
CAS-Nummer 9005-25-8
Kurzbeschreibung farb- und geruchloses Pulver[1]
Monomer
Monomer D-Glucose
Summenformel C6H10O5
Molare Masse 162,14 g·mol−1
Eigenschaften
Aggregatzustand fest
Dichte 550–700 kg·m−3 [1]
1,5 g·cm−3 [2]
Schmelzpunkt 200 °C (Zersetzung) [1]
Löslichkeit

unlöslich in Wasser (50 g/l bei 90 °C)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
LD50

6600 mg/kg (Maus, intraperitoneal)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Stärkekörner bei 800-facher Vergrößerung mit Polarisationsfilter. Man sieht, dass Stärke optisch aktiv ist.
Ausschnitt aus einem Amylosepolymer
Ausschnitt aus einem Amylopektinpolymer

Stärke (lat. Amylum) ist eine organische Verbindung. Sie ist ein Polysaccharid mit der Formel (C6H10O5)n, das aus α-D-Glucose-Einheiten besteht. Das Makromolekül zählt daher zu den Kohlenhydraten. Stärke ist einer der wichtigsten Reservestoffe in pflanzlichen Zellen, während der tierische bzw. menschliche Organismus sowie Pilze Glykogen als Kohlenhydratspeicher benutzen.

Natürliches Vorkommen

Stärke ist ein Produkt der Assimilation von Kohlenstoffdioxid (siehe Calvin-Zyklus). Im Normalfall liegt sie in der Pflanzenzelle in Form organisierter Körner vor. Diese Stärkekörner besitzen, je nach Pflanzenart, eine unterschiedliche Größe und Form. Sie können kugelig, oval, linsen- oder spindelförmig aussehen, mitunter, wie im Milchsaft der Euphorbiaceae, auch stabartig mit angeschwollenen Enden. Manchmal sind sie durch gegenseitigen Druck polyedrisch. Nicht selten treten mehrere Körner zu einem abgerundeten Ganzen zusammen (zusammengesetzte Stärkekörner).

Der Aufbau von Stärke ist homolog zu dem von Glycogen, dem Speicherstoff in Tierischen Zellen. Stärkemoleküle bestehen aus D-Glucose-Einheiten, die über glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Stärke besteht meist zu

  • 20–30 % aus Amylose, linearen Ketten mit helikaler (Schrauben-)Struktur, die nur α-1,4-glykosidisch verknüpft sind und
  • 70–80 % aus Amylopektin, stark verzweigten Strukturen, mit α-1,6-glykosidischen und α-1,4-glykosidischen Verknüpfungen. Das Amylopektin der Stärke ist allerdings mit etwa einer α-1,6-glykosidischen Bindung nach etwa 30 α-1,4-glykosidischen Verknüpfungen weniger stark verzweigt als das des Glycogens (ca. 1 α-1,6-glykosidische pro 10 α-1,4-glykosidischen Bindungen).

In Ausnahmefällen können die Mengenverhältnisse auch abweichen, so enthält etwa der sogenannte Klebreis fast ausschließlich Amylopektin.

Im Wasser liegende Stärkekörner lassen eine deutliche Schichtung erkennen, die dadurch hervorgerufen wird, dass um eine innere, weniger dichte Partie, das sogenannte Bildungszentrum, Schichten von ungleicher Lichtbrechung schalenartig gelagert sind; das Bildungszentrum liegt nur bei kugeligen Körnern genau im Mittelpunkt (konzentrisch), meist ist es exzentrisch, und die es umgebenden Schichten haben dementsprechend ungleiche Dicke. Die Schichtung wird durch den verschiedenen Wassergehalt und die dadurch bedingte unterschiedliche Lichtbrechung der Schichten verursacht, weshalb auch trockene oder in absolutem Ethanol liegende Körner ungeschichtet erscheinen. In polarisiertem Licht zeigen alle Stärkekörner ein helles, vierarmiges Kreuz, dessen Mittelpunkt mit dem Schichtungszentrum zusammenfällt; sie verhalten sich demnach so, als wenn sie aus einachsigen Kristallnadeln zusammengesetzt wären.

Stärkenachweis

Normalerweise wird Stärke mithilfe von Iod in einer Iodprobe nachgewiesen. Das Nachweisreagenz ist Lugolsche Lösung, die einer stärkehaltigen Substanz zugegeben wird. Die aus Iod und Iodidionen gebildeten Polyiodidionen lagern sich im Innern der spiralförmigen Amylose an. Dadurch entsteht die charakteristische Blau- oder Lilafärbung. Bei Erwärmen der Lösung wird die Stärke entspiralisiert, da die Wasserstoffbrücken-Bindungen gespalten werden. Hierdurch werden die Polyiodidionen wieder freigesetzt, die Lösung erhält dann eine farblose bis gelbbraune Farbe. Unter Abkühlung kommt es zu einer Respiralisierung und einer erneuten Einlagerung der Polyiodidionen.

Außerdem kann Stärke mit Hilfe eines Polarimeters nachgewiesen werden, indem die Stärke durch Kochen mit Säure gespalten, und nach Zugabe von Carrez I und II filtriert wird. Am Polarimeter lässt sich dann die optische Drehung bestimmen, was einen Rückschluss auf die Stärkemenge gibt.[4]

Praktische Anwendungen findet die Iodprobe auch bei der vorgeschriebenen Markierung bestimmter Lebensmittel wie z. B. subventioniertem Butterfett. Diesen Lebensmitteln wird eine geringe Menge Stärke beigefügt. So gekennzeichnet lassen sich die betreffenden Produkte ohne aufwändige Analysemethoden mittels Iod-Kaliumiodid-Lösung nachweisen.

Stärke als pflanzlicher Speicherstoff

Rohstoffpflanze Stärkegehalt
(in % der genutzten Pflanzenteile)[5]
Erbse 40
Gerste 75
Kartoffel 82
Mais 71
Maniok 77
Reis 89
Roggen 72
Sorghum 74
Süßkartoffel 72
Triticale 74
Weizen 74

Mit Stärke speichern Landpflanzen und Grünalgen ihre überschüssige Energie als Reserve. Der Sinn der Stärkebildung ist hierbei die Speicherung der Glucose in unlöslicher und somit osmotisch unwirksamer Form. Stärke kann deshalb im Vergleich zu Glucose ohne viel Wasser, also viel kompakter, gespeichert werden. Die Stärke tritt in den verschiedenartigsten Geweben aller grünen Pflanzen auf. Während eine im Verzweigungsgrad etwas variierende Form von Stärke auch in Rotalgen vorkommt (sog. Florideophyceen-Stärke), verwenden die meisten anderen Organismen andere Reservestoffe (Diatomeen, Goldalgen und Braunalgen: Chrysolaminarin; Euglena: Paramylon; Cryptophyceae: Öle im Cytoplasma, Stärke im periplastidären Raum).

Auch tritt in den Epidermiszellen einiger höherer Pflanzen eine mit Iod sich blau oder rötlich färbende Substanz in gelöster Form auf, die lösliche Stärke. In allen übrigen Fällen ist das Auftreten der Stärke in der beschriebenen Körnerform die Regel. Sehr reich an Stärke sind die zur Reservestoffspeicherung dienenden Gewebe der Samen, Knollen, Zwiebeln und Rhizome sowie die Holzstrahlen und das Holzparenchym im Holzkörper der Bäume. Diese Reservestärke unterscheidet sich durch ihre Großkörnigkeit von der feinkörnigen im assimilierenden Gewebe auftretenden Stärke. Die Bildung der Stärke erfolgt entweder innerhalb der Chloroplasten oder in anderen Plastiden, etwa in den farblosen Leukoplasten. Letztere treten besonders in solchen chlorophyllfreien Geweben auf, in denen die Assimilationsprodukte in Reservestärke umgewandelt werden, wie in vielen stärkemehlhaltigen Knollen. Bei vielen chlorophyllhaltigen Algen, z. B. bei Spirogyra, treten die Stärkekörner an besonderen Bildungsherden im Umkreis von Pyrenoiden auf. Das Wachstum der anfangs ganz winzigen Stärkekörner erfolgt durch Einlagerung neuer Stärkemoleküle zwischen die schon vorhandenen, während die zusammengesetzten Stärkekörner sich durch nachträgliche Verschmelzung und Umlagerung mit neuen Schichten bilden.

Stärke ist das wichtigste Kohlenhydrat der menschlichen Ernährung. Auch viele Tiere ernähren sich von der pflanzlichen Stärke. Eine Zusammenstellung der Stärke liefernden Arten findet sich im Artikel Nutzpflanzen.

Unter der Speicherstoffeigenschaft wäre letztlich noch der technische Zugriff auf den Energieinhalt zu nennen, erläutert z. T. unter Bioenergie, oder Ethanol-Kraftstoff.

Stärkebiosynthese

Die Biosynthese und Speicherung von Stärke findet in den Chloroplasten statt. Zuerst wird Glukose-1-phosphat durch ATP von dem Enzym Glukose1-P-Adenylyltransferase zu ADP-Glucose aktiviert. Danach addiert das Enzym Stärkesynthase die aktivierten ADP-Glucose Monomere unter Abspaltung von ADP α-1,4-glykosidisch an die wachsende Amylosekette. Die α-1,6-glykosidischen Verzweigungen des Amylopektin werden anschließend vom Stärke verzweigenden Enzym (1,4-α-Glucan-verzweigendes Enzym) erzeugt, indem sieben Glukose Reste einer mindestens elf Reste langen α-1,4-glykosidischen Kette abgespalten und α-1,6-glykosidisch wieder an ein Glukosemolekül der Kette angefügt werden.

Stärkespaltung

Durch Enzyme (α-, β-Amylasen) kann Stärke gespalten werden. Dadurch entstehen Dextrine bzw. Doppelzucker. Dies geschieht z. B. auch im Innern von Pflanzenzellen, denn im Leben der Pflanze liefert die Stärke z. B. das Material für den Aufbau der Zellwand. Auf ähnliche Weise kann der tierische und menschliche Körper Energie aus Stärke gewinnen. Dagegen ist Resistente Stärke für die Verdauungsenzyme unzugänglich. Amylasen werden aber auch als Mehlbehandlungsmittel eingesetzt um Mehle besser backfähig zu machen. Speziell bei Roggen muss die Spaltung der Stärke in Folge natürlicher Amylase-Tätigkeit in der Regel jedoch eingedämmt werden, um die Backfähigkeit zu gewährleisten. Traditionell geschieht dies durch Säuerung der Teige.

Verhalten beim Erhitzen (Verkleisterung)

Stärke kann unter Hitzeeinwirkung ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser physikalisch binden, aufquellen und verkleistern. Beim Erhitzen mit Wasser quillt die Stärke bei 47–57 °C, die Schichten platzen, und bei 55–87 °C (Kartoffelstärke bei 62,5 °C, Weizenstärke bei 67,5 °C) entsteht Stärkekleister, welcher je nach der Stärkesorte verschiedenes Steifungsvermögen besitzt (Maisstärkekleister größeres als Weizenstärkekleister, dieser größeres als Kartoffelstärkekleister) und sich mehr oder weniger leicht unter Säuerung zersetzt. Bei kühlen Temperaturen bildet sich dieser Effekt langsam wieder zurück – man spricht von Retrogradation. Verkleisterte Stärke und geronnenes Klebereiweiß bilden die Basisstruktur oder Krume von Gebäcken jeder Art.

Nach heutigem (2004) Wissen entsteht bei Überhitzung von Stärken, insbesondere beim Backen, Braten, Rösten, Grillen und Frittieren in Gegenwart der Aminosäure Asparagin das möglicherweise krebserregende Acrylamid.

Stärkegewinnung

Stärke wird in unseren Breiten meistens aus Kartoffeln oder Getreide gewonnen. Man gewinnt Stärke aber auch aus zahlreichen anderen Pflanzen, von denen neben Weizen und Kartoffeln auch Reis (Bruchreis aus den Reisschälfabriken) und Mais besonders wichtig sind. International ist noch Maniok (Tapioka) eine wichtige Stärkepflanze. Die Gewinnung erfolgt durch Auswaschen der Stärke aus den Pflanzenteilen mit Hilfe einer Kochsalzlösung.

Verwendung

Der Hauptteil von Stärke und deren Produkte wird im Bereich der Lebensmittelindustrie in der Herstellung von Süßwaren, Backwaren, Milchprodukten und insbesondere Getränken in Form von stärkebasierten Zuckerstoffen (vor allem Glukosesirup, Dextrose und Isoglukose) verwendet. Dieser Anteil beträgt nach Angaben des deutschen Fachverband der Stärke-Industrie e.V. derzeit 55 % der in Deutschland verfügbaren Menge von 1,9 Mio. Tonnen.[6] Aufgrund der Eigenschaften der Stärke als modifizierbares Polymer sowie seiner Zusammensetzung aus fermentierbaren Zuckereinheiten wird Stärke allerdings auch als nachwachsender Rohstoff in der chemisch-technischen Industrie vielfältig eingesetzt; der Verbrauch an Stärke und Stärkederivaten betrug beispielsweise 2007 in Deutschland nach Verbandsangaben 45% und damit mehr als 850.000 t im Jahr 2007. Von diesen gingen etwa 4,5% in die chemische und die Fermentationsindustrie, 95,5% wurden in der Papier- und Wellpappeproduktion eingesetzt.[6] Chemische Anwendungen sind vielfältig, in der Summe jedoch selten und der Einsatz in der Fermentation ist im Vergleich zu Saccharose (als Dicksaft und Melasse) relativ gering.

Stärkeerzeugnisse[7]

  • verformte Stärke
    • ohne Hitze
      • Brockenstärke
      • Strahlenstärke
    • mit Hitze
      • Flockenstärke
      • Quellstärke (Instantstärke)
  • Sago/Tapioka
    • Perlsago
    • Perltapioka
  • teilabgebaute Stärke
    • dünnkochende Stärke
    • Dextrin
      • Röstdextrin
      • Säuredextrin
    • Maltrin
  • Hydrolyseprodukte
  • Verdickungsmittel
    • Stärkeester
    • Stärkeether

Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie

Stärke wird als native und modifizierte Stärke in der Nahrungsmittelindustrie auf vielfältige Weise genutzt. Stärkehaltige Pflanzen wie Kartoffeln, Weizen, Reis und Maniok stellen international die wichtigsten Grundnahrungsmittel zur Versorgung mit Kohlenhydraten dar. Hinzu kommen Nudeln, Brot und andere Backwaren, für deren Herstellung Mehl aus verschiedenen stärkehaltigen Getreidearten wie Weizen, Roggen oder Gerste genutzt wird. Darüber hinaus dient Stärke zur Herstellung von verschiedenen stärkebasierten Zuckerstoffen wie Dextrinen, Traubenzucker, Maltodextrin sowie Glucosesirup, der als Süßungsmittel in der gesamten Lebensmittelindustrie eingesetzt wird (z. B. Limonaden, Speiseeis, Konfitüren, Süßwaren), allerdings mit z. T. kontrovers diskutierten Folgen (siehe Maissirup).

Einzelne Stärkearten (wie Kartoffelstärke oder Maisstärke) dienen auch als Zutat bei zahlreichen Kochrezepten sowie in der Nahrungsmittelindustrie, wo die Stärke häufig in Form von modifizierter Stärke verwendet wird (siehe Verdickungsmittel). Stärke ist das wichtigste Verdickungsmittel in der Lebensmittelindustrie und wird z. B. in Fertiggerichten aller Art eingesetzt.

Verwendung in der Industrie und als Werkstoff

Hauptartikel: Stärke als nachwachsender Rohstoff

Die Verwendung als Kleber für Wellpappe stellt eine wichtige Verwendung von Stärke dar.

Stärke gehört vor allem in Form von Kartoffelstärke, Maisstärke und Weizenstärke, aufgrund seiner vielfältigen Anwendungen in der chemisch-technischen Industrie neben Holz und Zucker (Saccharose) zu den wichtigsten nachwachsenden Rohstoffen. Die Hauptanwendungsbereiche für Stärke liegen dabei in der Herstellung von Papier und Wellpappen als Papierstärke sowie in der Fermentationsindustrie als fermentierbares Substrat zur Herstellung verschiedener Plattformchemikalien und Bioethanol als Biokraftstoff. In den USA stellt Maisstärke den Hauptrohstoff für Bioethanol dar. Nach Angaben der deutschen Bioethanolwirtschaft 2009 (BDB 2009) wird auch in Deutschland der größte Teil des Bioethanols aus stärkehaltigen Pflanzen, vor allem Weizen, gewonnen. In einigen anderen Ländern wird der Biokraftstoff vorwiegend aus Zucker gewonnen, beispielsweise in Brasilien aus dem Anbau von Zuckerrohr.

Stärke dient auch zum Beizen von Baumwolle, zur Färbung mit Anilinfarben, zum Leimen von Papier, sowie zum Verdicken von Farben in der Zeugdruckerei. Im Offsetdruck wird ein Stärkepuder-Luftgemisch, häufig aus Mais, mittels Puderapparaten auf die frisch bedruckte Oberfläche aufgetragen. Das Puder wirkt als Abstandhalter zwischen den übereinandergestapelten Papierbögen und fördert wegen der mit eingeschlossenen Luft das oxidative Trocknen der Druckfarbe.

Relativ neu ist der werkstoffliche Einsatz als Biokunststoff in Form der sogenannten thermoplastischen Stärke z. B. für kompostierbares Einweg-Geschirr und -Besteck oder als aufgeschäumtes Polstermaterial in Paketen (Stärke-Duroplast). In der Pharmazie verwendet man Stärke in der Tablettenherstellung, bei der sie als Füllstoff, Sprengmittel und Bindemittel dienen kann, sowie als Pudergrundlage.

Historisches

Stärke war bereits der Antike bekannt, nach Dioskurides wurde sie amylon genannt, weil sie nicht wie andere mehlartige Stoffe in Mühlen gewonnen wird. Nach Plinius wurde sie zuerst auf Chios aus Weizenmehl hergestellt. Über die Fortschritte der Fabrikation im Mittelalter weiß man wenig, nur so viel ist sicher, dass die Holländer im 16. Jahrhundert Stärke im großen Maßstab herstellten und bedeutende Mengen exportierten. Die Stärkeindustrie entwickelte sich vorwiegend als landwirtschaftliches Gewerbe. Mit einfachsten Vorrichtungen gewann man zwar nur eine mäßige Ausbeute, doch die Fortschritte in der Vervollkommnung der Maschinen und Apparate führten dann zu einer größeren Ausbeute, vor allem durch Einführung besonders konstruierter Zentrifugalmaschinen.

Die Spaltung der Stärke in Glucose entdeckte der Apotheker Constantin Kirchhoff.

Stärkefabrikanten

  • AGRANA Stärke GmbH (Kartoffel + Maisstärke)
  • AVEBE (Kartoffelstärke)
  • Cargill (incl. Cerestar) (Mais-/Weizenstärke)
  • Chamtor (Weizenstärke)
  • Crespel & Deiters (Weizenstärke)
  • Emsland Group (Kartoffelstärke)
  • Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH (Weizenstärke)
  • Kröner-Stärke / Hermann Kröner GmbH (Weizenstärke)
  • Lyckeby (Kartoffelstärke)
  • Ingredion (ehem. National Starch und amerikanische Corn Products International (CPI))
  • Remy Industries (Reisstärke)
  • Roquette Frères (Kartoffel-/Mais-/Weizen-/Erbsenstärke)
  • Südstärke GmbH (Kartoffelstärke)
  • Syral / Tereos (Mais-/Weizenstärke)
  • Ehemalige Hoffmann’s Stärkefabriken in Bad Salzuflen (Kartoffel-, Reis- und Weizenstärke)
  • Ehemalige Stärkefabrik R. Hundhausen in Hamm, später in Ahlen/Westf. (Weizenstärke)

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Eintrag zu CAS-Nr. 9005-25-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  2. Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations, aufgerufen am 11. Juli 2012
  3. Starch bei ChemIDplus, aufgerufen am 11. Juli 2012
  4.  Reinhard Mattisek, Gabriele Steiner, Markus Fischer: Lebensmittelanalytik. 4. Auflage. Springer, Berlin 2010, ISBN 978-3-540-92205-6, doi:10.1007/978-3-540-92205-6.
  5. Artikel Starch und Starch, Composition. In: Hans Zoebelein (Hrsg.): Dictionary of Renewable Ressources. 2. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim und New York 1996; Seiten 265-266, 267. ISBN 3-527-30114-3.
  6. 6,0 6,1 Zahlen und Daten zur deutschen Stärkeindustrie. Angaben vom Fachverband der Stärke-Industrie e.V.
  7.  Ternes, Täufel, Tunger, Zobel: Lebensmittel-Lexikon. Behr’s Verlag, Hamburg 2005, ISBN 3-89947-165-2.

Literatur

  • International Starch Institute (Hrsg.): Technical Memorandum on Production of Potato Starch. Link.
  • Chulaporn Kamnerdpetch: Enzymatic Hydrolysis and Peptide Mapping of Potato Pulp Protein. Hannover 2006. Link.
  • National Starch: Food starch technology. PDF, 1,4 MB
  • Acrylamid – wie kommt es in Lebensmittel?. Link.

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Kernphysik ist üblicherweise die Domäne hoher Energien.
20.11.2019
Teleskope | Elektrodynamik | Thermodynamik
Gammablitz mit Ultra-Strahlkraft: MAGIC-Teleskope beobachten bisher stärksten Gammastrahlen-Ausbruch
Der Gammablitz, den die beiden MAGIC-Teleskope am 14.
05.11.2019
Teilchenphysik | Quantenoptik
Verzerrte Atome
Mit zwei Experimenten am Freie-Elektronen-Laser FLASH in Hamburg gelang es einer Forschergruppe unter Führung von Physikern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, starke nichtlineare Wechselwirkungen ultrakurzer extrem-ultravioletter (XUV) Laserpulse mit Atomen und Ionen hervorzurufen.
21.10.2019
Quantenphysik
Hohlraum vermittelt starke Wechselwirkung zwischen Licht und Materie
Forschern ist es gelungen, mithilfe eines mikroskopischen Hohlraumes eine effiziente quantenmechanische Licht-Materie-Schnittstelle zu schaffen.
09.10.2019
Sterne | Supernovae | Elektrodynamik
Wie entstehen die stärksten Magnete des Universums?
Wie kommt es, dass manche Neutronensterne zu den stärksten Magneten im Universum werden?
12.09.2019
Kernphysik
Anfängliche Abstoßung schließt spätere Anziehung nicht aus
Regensburger Physiker messen erstmals direkt den Übergang von einer schwachen Bindung (Physisorption) in eine starke Bindung (Chemisorption) am Beispiel eines Kohlenstoffmonoxid-Moleküls und eines Eisenatoms.
04.09.2019
Exoplaneten | Atomphysik
Chemisches Element Kalium in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt
Ein Team von Astronominnen und Astronomen unter der Leitung von AIP-Doktorand Engin Keles entdeckte das chemische Element Kalium in der Atmosphäre eines Exoplaneten erstmals mit hochauflösender Spektroskopie und mit überzeugend starkem Signal.
22.08.2019
Teilchenphysik | Elektrodynamik
Starke Magnetfelder mit Neutronen sichtbar machen
Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben eine neue Methode entwickelt, mit der man starke Magnetfelder exakt vermessen kann.
11.07.2019
Elektrodynamik | Festkörperphysik
Leistungsstärkere weiße OLEDs: Dresdner Physiker befreien Photonen mittels Nanostrukturen
Organische Leuchtdioden (OLEDs) haben dank intensiver Forschungsarbeiten in den letzten Jahrzehnten den Elektronikmarkt immer weiter erobert – von OLED-Handydisplays bis zu herausrollbaren Fernsehbildschirmen, die Liste der Anwendungsfelder ist lang.
13.06.2019
Wellenlehre | Quantenoptik
Lasertrick liefert energiereiche Terahertz-Blitze
Auf dem Weg zu neuartigen, kompakten Teilchenbeschleunigern hat ein Forscherteam von DESY und der Universität Hamburg einen wichtigen Meilenstein erreicht: Mit ultrastarken Laserpulsen ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, besonders energiereiche Blitze im Terahertz-Bereich zu erzeugen, die eine scharf definierte Wellenlänge besitzen.
25.04.2019
Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenphysik
Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur
Physikern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, die magnetischen Eigenschaften von atomar dünnen Van-der-Waals-Materialien auf der Nanometerskala zu messen.
12.02.2019
Atomphysik | Quantenoptik
Verwandlung im Licht
Laserphysiker nehmen Schnappschüsse vom Kohlenstoffmolekül C₆₀ auf und weisen seine Verwandlung im starken Infrarotlicht nach.
23.01.2019
Quantenphysik | Teilchenphysik
Studie: Zusammenstoß einzelner Atome führt zu zweifacher Änderung des Drehimpulses
Dank neuer Technik ist es möglich, einzelne Atome festzuhalten, gezielt zu bewegen oder ihren Zustand zu verändern.
15.11.2018
Kometen_und_Asteroiden | Exoplaneten
Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
Erst 2016 haben WissenschafterInnen mit Proxima Centauri b den der Erde nächstgelegenen und potenziell bewohnbaren Exoplaneten entdeckt.
31.10.2018
Optik | Teilchenphysik
Zeitmessung ohne Stoppuhr
Volle Zeitabhängigkeit der Antwort eines Atoms auf starke Laserfelder durch Spektralanalyse extrahiert.
30.10.2018
Quantenphysik | Quantenoptik
Rydberg-Systeme als neue Plattform für Optische Quantenkommunikation und Quantennetzwerke
Durchbruch in der Quantenforschung: Mit elektromagnetisch induzierter Transparenz lassen sich starke Wechselwirkungen von Rydberg-Atomen auf Licht übertragen.
23.10.2018
Quantenphysik
Quantenkommunikation auf Glasfaserbasis - Interferenz mit Lichtquanten unabhängiger Quellen
Wissenschaftler arbeiten weltweit an der absolut abhörsicheren Kommunikation – der sogenannten Quantenkommunikation.
21.09.2018
Elektrodynamik | Teilchenphysik
Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht
Wieso sind manche Metalle magnetisch?
20.09.2018
Quantenphysik | Thermodynamik
Kernphysiker stellen Beobachtungen zum quantenchromodynamischen Phasenübergang vor
Dies ist eine gemeinsame Pressemitteilung der Universitäten Münster und Heidelberg sowie des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt.
18.09.2018
Plasmaphysik | Quantenoptik
Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma
Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab.
26.07.2018
Quantenoptik | Teilchenphysik
Starke Kopplung durch Spin-Trio
Um Qubits für Quantencomputer weniger störanfällig zu machen, benutzt man vorzugsweise den Spin zum Beispiel eines Elektrons.
28.06.2018
Quantenoptik | Teilchenphysik
Ein einzelnes Atom vermittelt starke Wechselwirkungen zwischen Lichtquanten
Physiker am MPQ in Garching beobachten in einem Atom-Resonator-System starke Wechselwirkungen zwischen verschiedenfarbigen Photonen.
28.06.2018
Planeten | Strömungsmechanik
Starke Regenfälle schufen Mars-Flusstäler
Verblüffende Ähnlichkeit: Geländestrukturen auf dem Mars gleichen denen von Trockengebieten auf der Erde.
26.06.2018
Festkörperphysik | Quantenoptik
Asymmetrische Nano-Antennen liefern Femtosekunden-Pulse für Optoelektronik
Einem Team unter Leitung der TUM-Physiker Alexander Holleitner und Reinhard Kienberger ist es erstmals gelungen, mit Hilfe nur wenige Nanometer großer Metallantennen ultrakurze, elektrische Pulse auf einem Chip zu erzeugen, diese dann einige Millimeter weiter wieder kontrolliert auszulesen.
22.06.2018
Astrophysik | Relativitätstheorie
VLT macht den präzisesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße
Astronomen haben den bisher genauesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße durchgeführt: Die nahegelegene Galaxie ESO 325-G004 wirkt wie eine starke Gravitationslinse, die das Licht einer fernen Galaxie dahinter verzerrt und einen Einsteinring um ihr Zentrum bildet.
16.05.2018
Festkörperphysik | Biophysik
Stärkstes Biomaterial der Welt schlägt Stahl und Spinnenseide
An DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III hat ein Forscherteam unter schwedischer Führung das stärkste Biomaterial hergestellt, das je produziert worden ist.
23.04.2018
Elektrodynamik | Quantenoptik
Moleküle brillant beleuchtet
Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert.
11.04.2018
Geophysik
Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems
Die als Golfstromsystem bekannte Umwälzströmung im Atlantik – eines der wichtigsten Wärmetransportsysteme der Erde, das warmes Wasser nach Norden und kaltes Wasser nach Süden pumpt – ist heute schwächer als je zuvor in den vergangenen 1000 Jahren.
11.04.2018
Festkörperphysik
Waldbrände in Kanada sorgen für stärkste jemals gemessene Trübung der Stratosphäre über Europa
Waldbrände können die Sonneneinstrahlung in der oberen Atmosphäre noch stärker trüben als Vulkanausbrüche.
22.08.2017
Astrophysik | Quantenoptik
Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten
Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) konnten mit Kollegen aus Deutschland und den USA zeigen, dass sich in den Eisriesen unseres Sonnensystems „Diamantregen“ bildet.
30.06.2017
Teilchenphysik
Neue Einblicke in die Kraft, die Atomkerne zusammenhält
Mit Computersimulationen haben Physiker neue Einblicke in die starke Kraft erhalten, die Protonen und Neutronen im Atomkern zusammenhält.
15.09.2016
Galaxien | Schwarze_Löcher
Hungerndes Schwarzes Loch lässt hell leuchtende Galaxie wieder verblassen
Ein internationales Astronomenteam mit starker deutscher Beteiligung hat mit dem Very Large Telescope der ESO und dem Röntgensatelliten Chandra der NASA das Rätsel um die ungewöhnliche Veränderung im Verhalten eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer weit entfernten Galaxie gelöst.
24.04.2015
Astrophysik | Elektrodynamik
Starke Magnetfelder bei Schwarzem Loch nachgewiesen
Wissenschaftler der Universität Göttingen haben erstmals die Existenz von sehr starken Magnetfeldern in der Umgebung eines supermassereichen Schwarzen Lochs nachgewiesen.
24.04.2015
Astrophysik | Elektrodynamik
ALMA bringt starkes Magnetfeld in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs
Wissenschaftler haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) am Rand des Ereignishorizonts eines supermassereichen Schwarzen Lochs ein extrem starkes Magnetfeld aufgespürt, das alle bisher im Zentrum einer Galaxie gemessenen Felder in den Schatten stellt.
28.03.2015
Teilchenphysik
Theorie der starken Wechselwirkung bestätigt
Supercomputer bestimmt Neutron-Proton-Massendifferenz .