Nachrichten zum Thema Biophysik

Beim Transport einer schweren Last zeigen Ameisen ein kollektives Verhalten, das sich mit physikalischen Vielteilchenmodellen beschreiben lässt.

Wie Ameisen im Kollektiv große Lasten schleppen

Verblüffende Koordination größerer Insektengruppen lässt sich mit Hilfe physikalischer Modelle erklären
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Aufnahmen mit dem Elektronenmikroskop offenbaren die filigranen, faserförmigen Nanostrukturen aus weichem Kollagen und harten Apatit-Kristallen in menschlichen Oberschenkelknochen.

Nanostruktur menschlicher Knochen entschlüsselt

Mikroskop-Aufnahmen zeigen fraktalähnlichen Aufbau mit zwölf Hierarchiestufen - Grundlage für neue bionische Werkstoffe
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Ein Stück verdichtetes Holz liegt auf einem noch unbehandelten, dickeren Rohling. In den Bechergläsern befindet sich die heiße Lösung, mit der Lignin und Zellulose aus dem Holz herausgelöst wurde.

Verdichtetes Holz fest wie Stahl

Neues Verfahren steigert Stabilität des natürlichen Baustoffs drastisch. Günstige Alternative zu Stahl und Karbonfaser-Werkstoffen.
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Illustration eines nanoskaligen Roboterarms aus DNA-Molekülen.

Nanoroboter aus DNA-Molekülen

Elektrische Felder ermöglichen schnelle, kontrollierte Bewegungen der Erbgutstränge
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In diesem Zitteraal-Kraftwerk wandern zwischen tausenden Hydrogel-Noppen mit unterschiedlichem Salzgehalt im direkten Kontakt Ionen und erzeugen dabei einen nutzbaren Stromfluss.

Das Zitteraal-Kraftwerk

Bionische Stromquelle ahmt natürliches elektrisches Organ nach und könnte in Zukunft Sensoren oder gar implantierte Herzschrittmacher antreiben
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Schema eines molekularen Kraftmikroskops: Die Bewegungen einer lebenden Zelle verformen künstliche DNA-Stränge wie winzige Federn. Als Ergebnis entsteht eine Art Landkarte der wirkenden Zellkräfte.

Kraftmesser für lebende Zellen

Molekulares Kraftmikroskop eröffnet einen neuen Blick auf die Dynamik biologischer Zellprozesse
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Cornell-Forscher Xiaonan Hui kontrolliert die Körperdaten, die kontaktlos mit Funketiketten aufgezeichnet wurden.

Funkchips messen Herzschlag und Blutdruck

Grundlage der kontaktlosen Messung ist eine genaue Analyse der vom Körper reflektierten Funkwellen
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Ringförmige Wirbelschleppen über der haarigen Federkrone verleihen dem Samen des Löwenzahns seine herausragenden Flugeigenschaften.

Der Flugtrick der Pusteblume

Haarige Flugschirme der Löwenzahnsamen zeigen im Windkanal eine verblüffende Aerodynamik
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Tropfen aus verschiedenen Flüssigkeiten zeigen wie Festkörper auf einer Oberfläche einen Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung.

Reibung gleitender Tropfen entschlüsselt

Auch Flüssigkeiten zeigen wie feste Objekte auf einer Oberfläche einen Übergang von Haft- in Gleitreibung
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Mikroskopaufnahme einer Kultur aus Nervenzellen, deren Aktivität sich über designte Lichtpulse steuern lassen könnte.

Laserblitze regeln Aktivität lebender Nervenzellen

Über die Phasenstruktur von Lichtwellen lässt sich die Aktivität lichtaktiver Proteine steuern
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Miteinander verschmelzende Wassertropfen können eine künstliche Pilzspore mit enormer Beschleunigung nach oben schleudern.

Tropfenkatapult für Pilzsporen

Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera offenbaren einen bisher im Detail unbekannten Mechanismus
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Prototyp einer Treppe mit an Federn aufgehängten Stufen, die den Kraftaufwand bei Auf- und Abstieg um etwa ein Fünftel reduziert.

Federstufen erleichtern Treppensteigen

Alternative zum Aufzug oder Treppenlift soll vor allem älteren Menschen Auf- und Abstieg erleichtern
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Mona Lisa, Niels Bohr, Monumente – Filigrane Nanostrukturen können per Laser geformt werden, um Farbbilder ohne jedes Pigment zu drucken. Jedes Bild mit 127.000 Bildpunkten pro Zoll (dpi) ist allerdings nur wenige Dutzend Mikrometer groß und nur unter dem Mikroskop zu bewundern.

Vorbild Pfauenfeder – Bunte Bilder dank schillernder Reflexionen

Per Laser geformte Nanostrukturen ermöglichen dauerhafte Farbbilder – Anwendung für Sicherheitsetiketten oder optische Datenspeicherung
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Prototyp eines Roboterrochens, angetrieben mit Muskeln aus flexiblem, dielektrischem Kunststoff

Roboterrochen mit Kunststoffmuskeln

Prototyp wird mit einer Kombination aus Hydrogel und einem elektroaktiven Material angetrieben
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DNA-Massenspeicher: Yaniv Erlich und Dina Zielinski bei der Entwicklung ihres Datenspeichers aus Erbgut-Strängen.

Fehlerfreier Datenspeicher aus DNA-Molekülen

Spezieller Algorithmus schöpft Potenzial für enorme Datendichte aus – 215.000 Terabyte pro Gramm
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Vorbild Zikadenflügel: Winzige Nanokegel verbessern auf einer bionischen Oberfläche die hydrophoben Eigenschaften.

Wie Zikadenflügel Tautropfen abperlen lassen

Bionisches Material verhindert dank winziger Nanokegel Benetzung mit kleinsten Tröpfchen
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