Die Kernspins werden durch quantenverschränkten Wasserstoff umgedreht. (Grafik: Simon Fleischer/Sören Lehmkuhl, KIT)Simon Fleischer/Sören Lehmkuhl, KIT
[DE] Medizindiagnostik: Verbesserte Bildgebung

5. August 2022

Ohne Magnetresonanztomographie (MRT) kommt die Medizintechnik heute nicht mehr aus. Neben einem Magnetfeld benötigt dieses bildgebende Verfahren jedoch Anregung durch Radiofrequenzen. Deren Energie kann Zellen überhitzen, was Dauer und Spezifität hochaufgelöster MRT bisher begrenzt. Einen völlig neuen Ansatz, die RASER-MRT (radio-frequency amplification by stimulated emission of radiation), stellte ein internationales Forschungsteam um Sören Lehmkuhl vom Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT nun in der Fachzeitschrift Science Advances vor.

Beim klassischen MRT entsteht das Bild in zwei Schritten: Durch das Anlegen eines Magnetfelds richten sich Kernspins der Moleküle im Körper wie kleine Magnete einheitlich aus. In einem zweiten Schritt werden diese durch Radiowellen sozusagen umgekippt. Das MRT-Bild entsteht, indem sich die kleinen Magnete wieder am Magnetfeld ausrichten.

RASER-MRT funktioniert entgegengesetzt: Die Minimagneten beginnen bereits genau umgekehrt zum Magnetfeld des MRT und richten sich dann gemeinsam an diesem aus. Für das Umdrehen wird eine andere Methode eingesetzt, sodass keine Radiowellen nötig sind. Im Ergebnis kann länger gemessen werden und das Bild ist höher aufgelöst als beim klassischen MRT.

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Neuronale Netzwerke erkennen kleinste Unterschiede in den Trocknungsmustern von Peptid-Lösungen (links: Amyloid-beta-(Aβ42)-Peptid, rechts: Mutation).KIT
Biochemistry: Peptide “Fingerprint” Enables Earlier Diagnosis of Alzheimer’s Disease

July 12, 2022

Neurodegenerative diseases like Alzheimer’s disease or Parkinson’s disease are caused by folding errors (misfolding) in proteins or peptides, i.e. by changes in their spatial structure. This is the result of minute deviations in the chemical composition of the biomolecules. Researchers at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) have developed a simple and effective method for detecting such misfolding at an early stage of the disease. Misfolding is revealed by the structure of dried residue from protein and peptide solutions. The method involves analyzing micrographs with neural networks and has a predictive accuracy of over 99 percent. The results have been published in Advanced Materials

Press Release 069/2022
The team from the new Collaborative Research Center aims to reduce the volume of high-performance magnetic resonance systems by a factor of 200. (Photo: Amadeus Bramsiepe, KIT)Amadeus Bramsiepe, KIT
Tabletop Magnetic Resonance Units to Revolutionize Diagnostics and Materials Analysis

June 28, 2022

In the HyPERiON CRC coordinated by the Karlsruhe Institute of Technology (KIT), researchers from KIT and the universities of Kaiserslautern, Konstanz and Stuttgart are jointly developing technology for compact high-performance magnetic resonance units. In the future, the devices could be used in the chemical and pharmaceutical industries, in medical practices or at border checkpoints. The German Research Foundation is funding the interdisciplinary group with more than 10.6 million euros for four years starting on July 1, 2022.

Press Release 061/2022
Bei der Materialentwicklung entstehen große Datenmengen, die in Supercomputern wie dem Forschungshochleistungsrechner ForHLR am KIT verarbeitet werden. Diese Daten besser nutzbar zu machen hat sich das NFDI-Konsortium FAIRmat zur Aufgabe gemacht.Andreas Drollinger KIT
[DE] Materialwissenschaften: Digitalisierte Forschungsdaten nutzbar machen

5. Mai 2022

Für die Materialwissenschaften sind die Digitalisierung von Forschungsdaten und deren allgemeine Nutzung enorme Herausforderungen. Nur mit gut strukturierten Datenrepositorien lassen sich aus der Vielzahl von  Daten neue Materialien vorhersagen und leichter herstellen. Wie ein solcher über die Nationale Forschungsdateninfrastruktur organisierter (NFDI) Zugang aussehen kann, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in einer Kollaboration mit weiteren deutschen Universitäten und der Max-Planck-Gesellschaft in einem Perspektivartikel in der Zeitschrift Nature beschrieben.

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Physical chemist Lars Heinke (Photo: Gabi Zachmann, KIT) receives an ERC Consolidator GrantGabi Zachmann, KIT
ERC Consolidator Grant for Physical Chemist Lars Heinke

March 17, 2022

Three researchers of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) were very successful in the 2021 competition for the renowned Consolidator Grants of the European Research Council. One of them is Dr. Lars Heintke at KIT’s Institute of Functional Interfaces. “Our work using ionic liquids and films shows that mobile ions in pores of nanometer size have unprecedented functionalities,” Heinke says. His new approach is eventually aimed at improving electrochemical technologies for energy storage, sensors, and signal processing.

Press Release 022/2022
Pascal Friederich receives the Heinz Maier-Leibnitz Prize, the most important recognition of early-career researchers in Germany. (Photo: Amadeus Bramsiepe, KIT)Amadeus Bramsiepe, KIT
Heinz Maier-Leibnitz Prize Goes to Pascal Friederich

March 8, 2022

Pascal Friederich, Tenure-track Professor at Karlsruhe Institute of Technology (KIT), is awarded the Heinz Maier-Leibnitz Prize of the German Research Foundation (DFG). The prize in the amount of EUR 20,000 is the most important recognition of early-career researchers in Germany. Pascal Friederich’s interdisciplinary work concentrates on the use of artificial intelligence for the simulation of materials, virtual materials design, and autonomous experimental platforms for automatic materials recognition.

Press Release 017/2022
3D model of a MOF in front of the enzyme-MOF flow reactor at the laboratory of KIT’s Institute of Functional Interfaces. (Photo: Dr. Raphael Greifenstein, KIT)Dr. Raphael Greifenstein, KIT
Biotechnology: Enzymes in a Cage

March 2, 2022

EnWhen used as biocatalysts, enzymes accelerate many chemical reactions. At Karlsruhe Institute of Technology (KIT), researchers have now embedded enzymes in metal-organic cages (MOFs). For the first time, they then demonstrated that stabilization by these frameworks is sufficient for use of the enzymes in a continuous reactor. Moreover, the enzymes embedded in the MOFs cannot only be used in aqueous, but also in organic solvents. The researchers report in the journal Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.202117144).

Press Release 016/2022
Zur automatischen Synthesevorhersage von MOFs (abgebildet eine sogenannte SURMOF-Struktur mit eingelagertem Molekül) haben die Forschenden ein Webtool erstellt. (Foto: Andrea Fabry)Andrea Fabry
[DE] Materialforschung: Künstliche Intelligenz beschleunigt Synthesen

1. März 2022

In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten die Forschenden nun, wie sich Maschinelles Lernen (ML) zur Rationalisierung der MOF-Entwicklung einsetzen lässt. „Dabei werden die Synthesebedingungen eines MOF direkt anhand der Kristallstruktur vorhergesagt“, erklärt Manuel Tsotsalas vom Institut für Funktionelle Grenzflächen des KIT, das die Studie zusammen mit dem Institut für Theoretische Informatik des KIT durchführte. Möglich wird die datengesteuerte Vorhersage dank der weltweit ersten MOF-Synthesedatenbank. Für deren Erstellung wurden aus der Fachliteratur die benötigten Parameter mithilfe von Algorithmen zur Verarbeitung natürlicher Sprache extrahiert. Die auf der Datenbank basierenden, trainierten und optimierten ML-Algorithmen übertrafen schon in der Anfangsphase deutlich die Vorhersageleistung menschlicher Expertinnen und Experten.

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