highlights 08 - Universität Bremen
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highlights 08 - Universität Bremen
I N F O R M A T I O N S M A G A Z I N H I G D E R H U N I V E R S I T Ä T L B R E M E N U N I V E R S I T Y I G H B R E M E N I N F O R M A T I O N T S M A G A Z I N E 4. Jahrgang Heft 8/Jan. 2002 DIAMANTZÜCHTUNG GROWING DIAMONDS DEM OZONLOCH TRACKING THE AU F AN DER IN DER THE LUFT OPEN SPUR OZONE HOLE OBDACHLOSE JUGENDLICHE HOMELESS YOUTHS M E D I Z I N I S C H E BI L DV E R A R B E I T U N G MEDICAL IMAGE PROCESSING AIR ANZEIGENSEITE Bahnbrechende Neuentwicklung aus dem Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) am Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen: Jetzt wachsen Diamanten auch an der Luft. Seite 10-13 Groundbreaking new development from the Bremen Institute for Applied Laser Technology (BIAS) in the Faculty of Production Engineering at the University of Bremen: Now diamonds can also be „grown“ under normal atmospheric conditions. Pages 10-13 INHALT CONTENTS 4–6 News 7–8 Aus Lehre und Forschung Teaching and research updates 10–13 Diamantzüchtung an der Luft Growing diamonds in the open air 14–17 Dem Ozonloch auf der Spur Tracking the Ozone Hole Dem Ozonloch auf der Spur: Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik und Fernerkundung untersuchen die Folgen der Umweltverschmutzung auf die Atmosphäre. Seite 14-17 Tracking the Ozone Hole: Research scientists at the Institute for Environmental Physics and Remote Sensing (IUP/IFE) are investigating the impact of pollution on the atmosphere. Pages 14-17 18–21 Obdachlose Jugendliche Homeless Youths 22–25 Medizinische Bildverarbeitung Medical Image Processing 26 Kontakte / Impressum Contacts / Editorial information Ein ethnologisches Projekt der Bremer Uni: „Straßenkids in Norddeutschland“ untersucht das Leben obdachloser Jugendlicher. Seite 18-21 An ethnological project at the University of Bremen entitled „Street kids in Northern Germany“ conducted an investigation into the lives of homeless young people. Pages 18-21 3D-Visualisierung von Organen: Das Centrum für Medizinische Diagnosesysteme und Visualisierung (MeVis) an der Universität Bremen zählt zu den anerkanntesten Forschungseinrichtungen auf diesem Gebiet. Seite 22-25 3D visualisation of human organs: The Center for Medical Diagnosic Systems and Visualisation (MeVis) at the University of Bremen is one of the most renowned research institutes in this field. Pages 22-25 Titelbild: Eine Beschichtung mit künstlichen Diamanten unter dem Mikroskop. Dem Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) am Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen gelang es erstmals, Diamanten auch an der Luft zu züchten (siehe auch Seite 10-13). Title picture: A coating of artificial diamonds under the microscope. Staff at the Bremen Institute for Applied Laser Technology (BIAS), embedded in the Faculty of Production Engineering at the University of Bremen, were the very first who managed to produce diamonds under normal atmospheric conditions (see pages 10-13). 4 News Neuer Sonderforschungsbereich mit transregionalem Ansatz Die Universität Bremen, die Technische Hochschule Aachen und die Oklahoma State University (USA) arbeiten jetzt im ersten Transregionalen Sonderforschungsbereich der Ingenieurwissenschaften zusammen. Die Initiative ging vom Labor für Mikrozerspanung (LFM) der Universität Bremen aus, einer in Europa einmaligen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung für Hochpräzisionstechnologie. Der neue SFB „Prozessketten zur Replikation komplexer Optikkomponenten“ soll die wissenschaftlichen Grundlagen zur kostengünstigen Serienproduktion komplexer optischer Bauelemente – etwa ultraleichte Kameraobjektive oder Konzentratorlinsen – erarbeiten. Er ist bereits der dritte Sonderforschungsbereich im Fachbereich Produktionstechnik der Bremer Uni. Transregionale Sonderforschungsbereiche zielen vor allem auf die überregionale Vernetzung fachübergreifender Forschungskompetenzen und Ressourcen. Sie sind an mehreren Standorten angesiedelt. Für die erste Förderperiode bis Juni 2004 stehen mehr als fünf Millionen Euro zur Verfügung. New Collaborative Research Centre with Transregional Approach Um komplexe optische Bauelemente geht es im ersten transregionalen Sonderforschungsbereich der Uni Bremen. The very first transregional Collaborative Research Centre has been set up at the University of Bremen. It will conduct research into complex optical components.. The University of Bremen, the Technical University Aachen and the Oklahoma State University (USA) recently joined forces to create the very first transregional Collaborative Research Centre within the engineering sciences. The initiative was born at the Laboratory for Precision Machining (LFM) at the University of Bremen, whose work on the research and development of ultraprecise manufacturing technology is unique within Europe. The new SRA, entitled „Process Chains for the Replication of Complex Optical Elements“, has been created to advance the scientific knowledge necessary to implement cost-efficient series manufacture of complex optical assemblies – like ultra light camera lenses or concentrator lenses, for instance. This is the third Collaborative Research Centre to be created within the Faculty of Production Technology at the University of Bremen. Transregional Collaborative Research Centres are intended above all to provide the supraregional link-up of interdisciplinary research competencies and resources at different locations. More than five million euro has been earmarked for the first period of funding which will last until June 2004. Communicator-Preis für Professor der Bremer Uni Wissenschaft und Forschung auch für die breite Öffentlichkeit verständlich machen - das ist schon immer ein erklärtes Ziel der Universität Bremen gewesen. Besonders erfolgreich hat dies in den vergangenen Jahren der Bremer Geologe und Meeresforscher Professor Gerold Wefer getan. Für die unablässige Förderung des Dialogs zwischen Wissenschaft und Bevölkerung erhielt der 57-jährige jetzt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft den mit 100.000 Mark dotierten „Communicator-Preis der Deutschen Wissenschaft“. Er setzte sich damit unter 81 Bewerbern durch. Die Jury lobte das Engagement des Forschers auch schon zu Zeiten, als die Wissenschaft noch kein großes Thema war. Seither hatte Wefer, der an der Bremer Uni unter anderem Leiter eines geowissenschaftlichen Sonderforschungsbereiches sowie des neuen „Forschungszentrum Ozenaränder“ ist, immer wieder neuen Ideen, wie sich Wissenschaft anschaulich vermitteln lässt. Communicator Prize for Professor at Bremen University Making science and research comprehensible to broad sections of the public has long been a declared aim at the University of Bremen. Over the years the Bremen geologist and ocean researcher, Professor Gerold Wefer, has proven himself to be particularly adept at this task. The fifty-seven-year-old has now been awarded the „Communicator Prize for German Science“, which carries an endowment of DM 100 000, for his incessant efforts in the service of promoting the dialogue between science and the population at large. He was selected from among 81 other candidates. The jury praised in particular the fact that Professor Wefer’s commitment was already evident long before the public focus turned to scientific matters. The prominent research scientist, who among other things heads a Collaborative Research Centre Centre in Earth Sciences at the Bremen University as well as the new „Research Center Ocean Margins“, is always coming up Verständliche Wissenschaft: Communicator-Preis für den Geowissenschaftler Professor Gerold Wefer. Science for everyone: Communicator prize for geoscientist, Professor Gerold Wefer. with new ideas which help to demystify science and make it more comprehensible to the man in the street. Gründungsförderung: Uni Bremen im Spitzenfeld „Vom Studenten zum Unternehmer: Welche Hochschule bietet die besten Chancen?“ heißt eine Studie, die im Auftrag der Deutschen Bank, der Frankfurter Allgemeinen Zeitung und des Automobilherstellers BMW an der Universität Regensburg durchgeführt wurde. In einem abschließenden Ranking belegte die Universität Bremen dabei unter 78 beteiligten Hochschulen Rang 10 Zeichen für die gute Existenzgründungsförderung, die einen wichtigen Bestandteil der Transfer-Aktivitäten darstellt. Die Bremer Uni schneidet bei den Kriterien „Aktivitäten der Transferstelle“ und „Ausgründungsaktivitäten und Umfeld“ mit dem 4. und 8. Platz besonders gut ab. Die Universität bietet gezielte Bildungskurse für Unternehmensgründer an und fördert den Gründungsprozess durch eine intensive Beratung. Das Ergebnis sind zahlreiche Unternehmensgründungen, die bereits mehrfach mit Preisen ausgezeichnet worden sind. Support for Start-Up Businesses: Bremen University at the Fore From student to entrepreneur: „Which universities offer the best opportunities?“ is the title of a study commissioned by the Deutsche Bank, the Frankfurter Allgemeine Zeitung and the car manufacturer, BMW. The University of Regensburg produced a ranking of 78 universities and colleges in which Bremen University occupies place number 10. This is an indication for the quality of support offered to start-up businesses - an important component of the University’s transfer activities. The University offers specially designed courses for young entrepreneurs and by providing qualified advice actively supports entrepreneurs during the startup phase. ANZEIGENSEITE 6 Im neuen „Forschungszentrum Ozeanränder“ der Universität Bremen stehen die flachen Küstenmeere im Mittelpunkt des Interesses. The focus of interest at the new „Research Center Ocean Margins“ at the University of Bremen is on the flat coastal waters surrounding our shores. News Sonderforschungsbereich „Neurokognition“ bis 2004 verlängert Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert weiterhin den Sonderforschungsbereich 517 „Neuronale Grundlagen kognitiver Leistungen“ der Universitäten Bremen und Oldenburg. Seit sechs Jahren arbeiten Wissenschaftler beider Hochschulen in 16 Vorhaben des SFB zusammen, um die neuronalen Grundlagen der Wahrnehmung, des Erkennens, der Gefühle und der Verhaltenssteuerung zu erforschen. Bei der turnusmäßigen Begutachtung der bisherigen Leistungen durch die DFG wurde diese Arbeit als sehr gut bewertet und die Weiterförderung im vollen Umfang bis Ende 2004 empfohlen. Positiv bemerkt wurden neue Forschungsansätze, die den Aufbau eines Bildgebungsverfahrens zum Ziel haben: Dadurch sollen Hirnprozesse bei Mensch und Tier auch ohne Schädelöffnung erforscht werden können. Damit wird wissenschaftliches Neuland betreten, das die DFG als besonders förderungswürdig ansah. investigation of processes taking place in the brains of humans and animals without having to pierce the skull. This represents a ground-breaking scientific advance which the DFG is particularly keen on supporting. GSSS: Innovative Ausbildung für Doktoranden Die Universität Bremen bietet Doktoranden jetzt eine völlig neue Qualifiaktionsmöglichkeit an: In der Graduate School of Social Sciences (GSSS) können geeignete Studienabsolventen den Grundstein für eine anspruchsvolle wissenschaftliche Laufbahn legen. Im Mittelpunkt steht die fachübergreifende Ausbildung des Nachwuchses in den Gesellschaftswissenschaften. Vorbild waren die Graduate Schools an amerikanischen Forschungsuniversitäten, von denen wichtige Strukturelemente übernommen wurden. Die internationale Ausrichtung der neuen Bremer Graduiertenausbildung wird durch die geplante Kooperation mit sechs nordamerikanischen Universitäten deutlich. Die Graduate School ist als zentrale wissenschaftliche Einrichtung der Universität Bremen eingerichtet worden und wird von vier anerkannten sozialwissenschaftlichen Forschungsinstituten der Universität getragen. In den ersten vier Jahren wird sie mit jeweils 1,8 Millionen Euro von der VolkswagenStiftung und der Universität Bremen ausgestattet. Uni bekommt Zuschlag für „Forschungszentrum Ozeanränder“ Riesenerfolg für die Universität: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat das neue „Forschungszentrum Ozeanränder“ nach Bremen vergeben. Es soll künftig eine führende Rolle im Rahmen der großen internationalen Meeresforschungsprogramme übernehmen. Mehr als 100 Wissenschaftler erforschen künftig die Übergangszonen zwischen Ozeanen und Kontinenten. Die flachen Küstenmeere sind dynamische Systeme, die die Umwelt- und Lebensbedingungen der Menschen vielfältig beeinflussen. Hier leben in einem vergleichsweise schmalen Streifen zwei Drittel der Weltbevölkerung; zudem finden in den küstennahen Meeren 90 Prozent des Weltfischfangs statt. Um die insgesamt drei neuen Forschungszentren der DFG hatten sich 80 Antragsteller aus 56 Hochschulen beworben, von denen nur sieben in die Endauswahl kamen. Den Wissenschaftlern und dem Antrag aus Bremen bescheinigte die Forschungsgemeinschaft hervorragende Qualität – und entschied sich für die Uni. GSSS: Innovative PhD Programme Hirnforschung: Nervenzellen im Sehzentrum eines Frosches. Neuro-cognition research: nerve cells in the visual centre of a frog. Collaborative Research Centre ”Neurocognition” is extended till 2004 The German Research Association will continue to provide funding for the Collaborative Research Centre 517 entitled ”Neuronal Foundations of Cognitive Abilities” run jointly by the Universities of Bremen and Oldenburg. For six years already scientists at the two universities have been working together in the 16 projects encompassed by the CRC and conducting research into the neuronal foundations of perception, recognition, feelings and behavioural control. A routine inspection on the part of the DFG to assess the progress of work so far confirmed the excellence of results and recommended that the funding should continue in the full amount until the end of 2004. Particularly worthy of remark are the new research approaches in an attempt to replicate a process of image reconstruction: This involves the Now PhD students at the University of Bremen can benefit from a new form of academic training: The Graduate School of Social Sciences (GSSS) offers suitable post graduates the opportunity to obtain the academic qualifications necessary in order to pursue a scientific career. The main focus rests on interdisciplinary studies for junior scholars in the humanities. A role model is provided by the Graduate Schools at research universities in the United States of America and the GSSS has adopted some of their most important structural characteristics. The international thrust at the new Graduate School is underscored by co-operation plans which are already in place with a total of six universities in North America. The Graduate School has the status of a central scientific institution within the University of Bremen and is supported by four recognised social research institutes within the University. During the first four years it will be funded to the tune of EUR 1.8 million by both the VolkswagenStiftung and the University of Bremen. University Awarded Funding for „Research Center Ocean Margins“ A great achievement for the University: The German Research Association has decided to locate the new „Research Center Ocean Margins“ in Bremen. It is to play a leading future role within the frame of a large-scale international ocean research programme. More than 100 scientists will be involved in conducting research into the rim areas between oceans and continents. These flat coastal waters comprise dynamic systems which have multifaceted consequences for our environment and habitat. Two thirds of the world’s population live within their comparatively small confines; and the coastlines are also home to 90% of all the fish caught. Some 80 applicants from 56 academic institutions submitted proposals for the three new Collaborative Research Centres to be funded by the DFG - and just seven were eventually shortlisted. The DFG, clearly impressed by the competence of the Bremen research scientists and the quality of their application, decided in favour of the Bremen University. Aus Lehre und Forschung Teaching and research updates Internationaler Preis für Studiengang Medieninformatik International Prize for Multimedia Engineering Programme The interdisciplinary degree programme ”Digital Media” at Dem fachübergreifenden Studiengang „Medieninformatik“ the University of Bremen has just been presented with the der Universität Bremen wurde jetzt von der internationalen ”Excellence in Education Award” sponsored by the internatioElectronic Document Systems Foundation (EDSF) der „Excellence in Education Award“ verliehen. Nach Meinung der nal Electronic Document Systems Foundation (EDSF). It is the opinion of the organisation that the Bremen University Organisation verfügt die Bremer Uni über eine der provides one of the finest university programmes in the field fortschrittlichsten Hochschulausbildungen im Bereich Multiof multi media. The EDSF, a non-profit making organisation of media. Die gemeinnützige EDSF wird von der Industrie unterpublic utility status, is supported by industry and is dedicated stützt und fördert die weltweite digitale Kommunikation. An to the furtherance of digital communication worldwide. The der Bremer „Medieninformatik“ gefiel der Jury, dass dort jury was particularly impressed by features of the Bremen technische, gestalterische und kulturelle Aspekte einbezogen werden. Außerdem werden theoretische und praktische Ansätze ”Digital Media Programme” which integrate technical, design in dem projektorientierten Studium verknüpft. Informatik und and cultural aspects. In addition, the project-oriented programme means that theoretical Gestaltung sind in der Ausbildung studies are enhanced by annähernd gleich gewichtet, zudem investigations into practical werden Medientheorie, Medienapplications. Computational science geschichte und Wirkungsforschung and design take up the main part of einbezogen. Das Studium hat eine internationale Ausrichtung: Die the course in equal proportions, complemented by media theory, Studierenden absolvieren mindemedia history and impact research. stens ein Auslandssemester an einer The programme also has an der Partneruniversitäten in den USA, Irland oder Dänemark. Ein Teil der international thrust: Students have to spend at least one semester Lehrveranstaltungen in Bremen wird studying abroad at a partner in englischer Sprache durchgeführt. university in either the USA, Der Fachbereich verleiht einen Fortschrittliche Ausbildung im Bereich Multimedia: Die Universität Bremen erhielt dafür jetzt eine Ireland, or Denmark and even some internationalen Bachelorabschluss, internationale Auszeichnung. of the lectures in Bremen are der in Zukunft durch einen The University of Bremen has been awarded an delivered in the English language. Masterabschluss ergänzt werden soll. international prize for innovative studies in the field of multimedia. The faculty awards an Neben anspruchsvollen Medieninternationally recognised Bachelor’s Degree - and a Master’s projekten kommen die Studierenden auch durch Degree is soon to follow. Students are ensured that their studies Betriebspraktika mit der Praxis in Berührung, die demnächst have a practice base by means of ambitious media projects as sogar im Ausland – im Anschluss an das dortige Semester – well as industrial placements which they may soon also be able absolviert werden können. In naher Zukunft soll der Studiento complete abroad at the end of their studies spent there. In gang als gemeinsames Angebot aller Hochschulen im Land the near future the programme will be extended to include a Bremen (Universität, Hochschule, Hochschule für Künste) joint offer involving other institutes of higher education in the betrieben werden State of Bremen (the University of Bremen, the University of Applied Sciences, the College of Fine Arts). Studienpreis für Forschungsarbeit zur Bettung von Pflegefällen Student Prize for Research Work on How to Keep Bedfast Patients Comfortable Gunda Rosenberg, mittlerweile Forschungsstipendiatin im Institut für angewandte Pflegeforschung der Uni Bremen, erhielt jetzt den Deutschen Studienpreis der Körber-Stiftung. In ihrer studentischen Forschungsarbeit zum Thema „Wie viel Körper braucht der Mensch?“ hatte die Wissenschaftlerin unter anderem herausgefunden, dass die Lagerung pflegebedürftiger Patienten auf superweichen, luftdurchströmten Spezialmatratzen deren Körperwahrnehmung erheblich verändert. Normalerweise sollen diese Matratzen bei bewegungsarmen Patienten - etwa Menschen im Koma oder mit schweren Lähmungen - das Wundliegen bzw. Auftreten von Geschwüren verhindern. Für die Pflegenden sind sie eine Arbeitserleichterung, weil die Patienten nicht mehr so häufig umgelagert werden müssen. Versuchspersonen berichteten nach längerem Liegen jedoch über ein „breiiges Körpergefühl“ bis hin zur Gefühllosigkeit, über Kreislaufprobleme und Schwindelgefühle. Die Menschen in diesen Betten, so Gunda Rosenberg, verlieren im Laufe der Zeit ihr Bild von Haltung, Bewegung und Kraft. Sie empfiehlt daher, diese Matratzen nur im Notfall einzusetzen und den Körper dieser Menschen regelmäßig zu mobilisieren und zu massieren. So könne eine Verkümmerung des Bewegungssinnes vermieden werden, was den Genesungsprozess deutlich beschleunige. Notwendig seien auch akustische und visuelle Reize, die die Sinne von bettlägerigen Kranken stimulieren - eintönige Krankenzimmer sollte es nicht geben. Gunda Rosenberg, now research fellow at the Institute for Applied Nursing Research at the University of Bremen, has just been awarded a student prize sponsored by the Körber Foundation. Whilst conducting research into the subject „How much Body does a Person Need?“ she found out that when accommodated on special super-soft beds and aerated mattresses, bed-ridden patients experience a greater perception of their bodies. Normally, this type of mattress is used to help prevent bedfast patients - suffering from paralysis, or in coma - from developing bed sores or furuncles. The nursing personnel also stands to benefit, since the patients’ lying position does not need to be changed so often. Notwithstanding, following longish periods of being bedfast test persons still complain of a sort of „pulpy feeling“, a loss of feeling sensation, or circulatory disorders and dizziness. According to Gunda Rosenberg, if kept too long on these special mattresses people lose all concept of posture, movement and strength. She therefore proposes that they only be used as a last resort and it would be better to massage the patients regularly and help them exercise as much as possible. This way it is possible to avoid degeneration of the sense of movement, thus speeding up recovery. It is also necessary to provide acoustic and visual stimuli to awaken the senses of bed-ridden patients - dull hospital rooms should be livened up. 7 8 Aus Lehre und Forschung Teaching and research updates Studentisches Projekt erstellt Lernsoftware über Madagaskar Student Project Compiles Educational Software about Madagascary Interdisziplinär, interkontinental, interkulturell: Ein anspruchsvolles Projekt von Studierenden der Universität Bremen und der Universidad Iberoamericana in Mexiko hat jetzt ein beachtliches Ergebnis hervorgebracht. Die Studierenden erforschten die Geschichte von Madagaskar und entwickelten eine CD-Lernsoftware für Kinder und Jugendliche über die viertgrößte Insel der Welt. Wo genau liegt Madagaskar, welche Tiere leben dort, was hatte der Seefahrer Francis Drake dort zu suchen? Auf all diese Fragen erhalten Schüler jetzt eine Antwort. Die Software ist dabei weit mehr als eine trockene geschichtliche Abhandlung: Mit interaktiven Elementen und altersgerechter Aufmachung ist sie eine ausgezeichnete Möglichkeit, sich Wissen spielerisch anzueignen. Die Struktur ist äußerst nutzerfreundlich, Kinder können sich mit einfachen „Klicks“ durch alle Wissensgebiete hangeln. Doch auch für ältere Anwender ist die CD uneingeschränkt interessant. Rund drei Jahre arbeiteten die Studierenden unter Leitung von Privatdozentin Dagmar Bechtloff vom Institut für Geschichte der Bremer Uni an diesem Vorhaben. Neben angehenden Historikern waren auch Biologen, Geographen und Kulturwissenschaftler beteiligt. Mediendesign-Studierende der Universidad Iberoamericana setzten dann ihre Kenntnisse ein, um eine gebrauchsfertige Software aus dem recherchierten und erforschten Wissen zu machen. Das Programm wurde zunächst auf Macinstosh-Basis realisiert, soll jedoch bald auch für Windows verfügbar sein. Damit nicht genug: Zwischenzeitlich erstellten die Studierenden auch eine Ausstellung zu diesem Thema, außerdem wird gerade ein Kinderbuch über Madagaskar in Angriff genommen. „Der Arbeitsaufwand in diesem Projekt ist zwar unglaublich hoch, aber ich würde es jederzeit wieder machen“, so ein Beteiligter, „denn diese praxisbezogene Projektarbeit war das Beste im ganzem Studium.“ Madagaskar ist weit, die von Bremer Studierenden entwickelte Lernsoftware jedoch ganz nah: Das vor allem für Kinder und Jugendliche gedachte Programm wird demnächst auch in einer Windows-Version zur Verfügung stehen. Madagascar is far off, but the educational software developed by Bremen students is nearer to home: The programme has been developed especially with children and young people in mind and it will soon also be available in a Windows version. Interdisciplinary, intercontinental, intercultural: An ambitious project undertaken by students at the University of Bremen and the Universidad Iberoamericana in Mexico has produced an impressive result. The students conducted research into the history of Madagascar and developed a CD comprising educational software for children and young people which deals with the fourth biggest island in the world. Where exactly is Madagascar, what fauna lives there, what did the famous seafarer Francis Drake go there for? Pupils can now find answers to all these questions. But the software represents much more than some dry treatise of historical facts: By means of interactive elements and designed to be used by young people it represents an excellent opportunity to learn while you play. The structure is exceptionally user friendly and with simple „clicks“ the children can pass from one topic area to another. The CD is most certainly of interest for older learners, too. Under the supervision of Dagmar Bechtloff, who is senior academic assistant at the Institute for History of the Bremen University, the students were working on this project for about three years. Alongside junior scholars in the fields of history, a number of biologists, geographers and cultural scientists were also brought in to help compile the material. Then, on the Universidad Iberoamericana side, students of media design set about processing these results in order to produce the readyfor-use software from the abundance of facts and figures. The programme has been realised on the basis of Macintosh, but soon it will also be available in a Windows version. But that is not all: In the meantime the students have also organised an exhibition on the subject and now they even want to start work on a children’s book on Madagascar. „The effort and time put in to the project was considerable, but if given the chance I would do it all again“, says one of the participants, „because this practice-based project was the best part of all my studies.“ ANZEIGENSEITE 10 Jetzt wachsen Diamanten auch an der Luft Now Diamonds also ”Grow” in the Open Air Physikern von BIAS und Universität gelingt eine bahnbrechende Neuentwicklung Physicists at BIAS and the University of Bremen succeed in a ground-breaking new development Diamanten sind nicht gleich Diamanten. Es gibt Not all diamonds are diamonds. Diamonds are sie nicht nur als natürlichen Schmuck, sondern not only natural jewels – they can also be auch als synthetische Diamanten, die im Labor manufactured synthetically in the laboratory. hergestellt werden. Diese sind als This type of diamond is produced to provide Beschichtungen für die Industrie interessant, coatings for components used in industrial JETZT WACHSEN DIAMANTEN AUCH AN DER LUFT NOW DIAMONDS ALSO ”GROW” IN THE OPEN AIR weil sie vorzügliche Eigenschaften aufweisen: applications which make use of diamonds’ Extreme Härte, hervorragende peculiar properties: Extreme hardness, Wärmeleitfähigkeit und gute optische exceptional heat conductivity and good optical Eigenschaften zeichnen Diamanten aus. Als characteristics. Synthetic diamonds are Verschleißschutz in der Werkzeugindustrie sind synthetische Diamanten nicht mehr wegzu- absolutely indispensable as protective wear-resistant coatings for tools, for instance. But they are denken. Ihre Herstellung ist expensive and take a long jedoch teuer und lang- time to produce. Until now wierig. Bislang wurden it was only possible to Diamanten nur im Nieder- obtain diamonds from druck-Verfahren in einer carbonated gasses by Vakuumkammer aus kohlenstoffhaltigen Gasen abgeschieden. Niedriger Prozessdruck, means of special processes in special vacuum chambers and under very low-pressure conditions. langsame Wachstumsraten und eingeschränkte Low process pressure, slow rate of growth and Abmessungen der zu beschichtenden Bauteile restrictions on the size of the components to be waren dabei die Nachteile. Für Aufsehen sorgt coated were the drawbacks. So the ground- jetzt eine bahnbrechende Neuentwicklung von breaking new development achieved by research Wissenschaftlern des Bremer Instituts für scientists working at the Bremen Institute for angewandte Strahltechnik (BIAS) am Fachbereich Applied Radiation Technology (BIAS) in the Produktionstechnik der Universität Bremen: Es Faculty of Production Engineering at the Univer- gelang ihnen erstmals, Diamanten auch an der sity of Bremen has caused quite a stir: They were Luft zu züchten. Dadurch ergeben sich völlig the first to produce diamonds under normal neue und kostengünstigere Anwendungs- atmospheric conditions. This has opened up möglichkeiten. completely new and cost efficient applications. Jetzt wachsen Diamanten auch an der Luft Now Diamonds also ”Grow” in the Open Air Diamantbeschichtete Sägebänder werden täglich tausendfach in der Industrie eingesetzt. Eine gezielte Beschichtung ausschließlich der Spitzen - noch dazu an der Luftatmosphäre - würde die Herstellungskosten erheblich senken. Diamond-coated saw blades are used in thousands of industrial applications every day. A process capable of coating only the cutting edge of the blades - which in addition can be done under open air conditions - would reduce the manufacturing costs enormously. D D Diamanten bestehen aus Kohlenstoff und sind chemisch gesehen das gleiche wie Ruß oder das Graphit, aus dem Bleistiftminen sind. Erst die unterschiedliche Verbindung der Kohlenstoffatome macht daraus einen Diamanten oder eben Ruß. Schmuckdiamanten sind monokristallin, bestehen also nur aus einem Kristall. Sie entstanden vor Jahrtausenden im Erdinneren unter gigantischem Druck und hohen Temperaturen; an die Oberfläche gelangten sie durch Erdkrusten-Verschiebungen. Auch diese monokristallinen Diamanten lassen sich heute synthetisch herstellen. Für die Industrie sind jedoch die polykristallinen synthetischen Diamanten wichtig, die aus zahlreichen, dicht beieinander liegenden Kristallen bestehen. Die industrielle Herstellung dieser Diamanten ist seit rund 15 Jahren möglich. Sie werden meist als Beschichtung auf verschiedenen metallischen Trägern aufgebracht und können einige Millimeter dick werden. Als Beschichtung für Werkzeuge schützen sie dank ihrer Härte effektiv vor Verschleiß – der Diamantbohrer ist ein bekanntes Beispiel. In der Elektronik werden die Diamantbeschichtungen zur Wärmeableitung oder als Isolator genutzt, denn Diamant leitet Wärme fünfmal so gut wie Kupfer. Im optischen Bereich haben sie sich – abgelöst vom Substrat – als superharte, chemisch resistente und thermisch stabile „Diamant-Fenster“ für spezielle Anwendungen bewährt. Die Herstellung synthetischer Diamanten erfolgte bislang in Vakuumkammern. Dort wird bei Unterdruck durch Elektrizität oder Ultrahochfrequenzen ein Trägergas, etwa Argon, angeregt. In dieses ionisierte Gas – das sogenannte Plasma – wird wiederum kohlenstoffhaltiges Gas wie zum Beispiel Methan gegeben. Dieses wird vom Plasma in seine Bestandteile zerlegt, und der Kohlenstoff scheidet sich an der Oberfläche des Substrates ab. Die Beschichtung wächst langsam bis zur gewünschten Dicke auf. Dabei müssen vorbestimmte Bedingungen exakt eingehalten werden, damit am Ende eine möglichst reine Diamantschicht – und nicht etwa Graphit – entstanden ist. „Dieses Plasmaverfahren war vor rund 25 Jahren ein erster Durchbruch“, sagt Professor Simeon Metev, Abteilungsleiter für Laser-Mikrotechnologie am BIAS. „Es wurde seither immer mehr verfeinert, weist aber trotzdem Einschränkungen auf.“ Diese werden vor allen durch den Unterdruck und die Kam- Diamonds consist of carbon and, from a chemical point of view they are the same as carbon black or the graphite used for pencil leads. It is the different connection of the carbon atoms which make a diamond a diamond instead of mere graphite. Diamond jewels are monocrystalline, that is they comprise a single crystal. They were formed thousands of years ago in the interior of the earth under enormous pressure and high temperatures and then forced up to the earth’s surface by movements in the earth’s crust. Today it is also possible to produce such monocrystalline diamonds artificially. Industry, though, is more interested in polycrystalline diamonds which consist of numerous densely compacted crystals. The industrial production of this type of diamond has been possible for about 15 years. They are usually used to provide coatings on various metal substrates and can be several millimetres thick. Because of their hardness they are used as abrasion-protective coatings on tools to guard against wear – the diamond drill will be known to most people. Because diamonds conduct heat five times more efficiently than copper, they are used in electronics to act as heat conductors or as insulators. In the field of optics they are used without a substrate and have found special applications as super-hard ”diamond windows”, being resistant to chemical reaction and thermally stable. Up to now the production of synthetic diamonds has only been possible in vacuum chambers, where carrier gasses, like argon for instance, are excited by electricity or ultra-high frequency waves under low pressure conditions. Then a gas containing carbon, like methane for instance, is introduced into the ionised gas – the so-called plasma. This carbonated gas is broken down into its various components, whereby the carbon is separated and deposits itself onto the surface of the substrate. The coating then grows until the required thickness is reached. Predetermined conditions must be strictly adhered to if the process is to result in the formation of diamonds rather than graphite. ”This plasma process developed about 25 years ago was the first breakthrough”, says Professor Simeon Metev, head of the department for laser microtechnology at BIAS. ”Although since that time it has undergone continual refinement, it still has its constraints.” This is in particular due the need for low pressure and the need for a special chamber: 11 Kontakt: 12 Jetzt wachsen Diamanten auch an der Luft Now Diamonds also ”Grow” in the Open Air mer bedingt: Die Schichten wachsen dort nur ein paar Tausendstel Millimeter pro Stunde – für eine Beschichtung von einem Millimeter braucht man also fast zehn Tage. „Das Ergebnis ist dann zwar sehr gut, aber es dauert eben sehr lange“, so Metev. „Außerdem lassen sich kaum große oder dreidimensionale Bauteile beschichten, weil sie nicht in die Kammer passen oder weil die etablierten Verfahren nur für flächige Teile taugen.“ Auf Anregung von Professor Gerd Sepold, einem der beiden BIAS-Leiter, wurde gemeinsam eine neue Idee geboren: Die Abscheidung von Diamanten an Oberflächen durch Einsatz von Laserstrahlen. Hierzu gelang den BIAS-Forschern jetzt ein entscheidender Durchbruch. Sie haben ein sogenanntes Photonen-Plasmatron entwickelt, das die Diamantabscheidung an der offenen Luftatmosphäre erlaubt – also ohne Unterdruck und ohne Kammer. Schon allein das ist ein riesiger Fortschritt, doch auch in puncto Schnelligkeit bricht das neue Verfahren alle Rekorde: Nun sind Beschichtungen von zwei Tausendstel Millimetern pro Minute möglich. „Wenn unsere EntwickAuch in puncto lung in die industrielle Anwendung umgeSchnelligkeit bricht setzt wird, eröffnen sie der Werkzeugindustrie zusätzliche Horizonte“, sagt das neue Verfahren Plasmaphysiker Jörg Schwarz, der mit Ingealle Rekorde. nieuren, Feinmechanikern und Optikern am Photonen-Plasmatron arbeitet. „Dann könnten auch dreidimensionale Bauteile beschichtet werden – oder etwa lange Sägebänder, wie sie täglich tausendfach zum Schneiden von Metallen eingesetzt werden.“ Diese Sägebänder, die bislang in keine Vakuumkammer passten, könnten einfach unter den Bremer Plasmatron entlanggezogen werden – wobei sogar nur die kostengünstige Beschichtung der Spitzen möglich wäre und nicht die Härtung des gesamten Bandes. Die Diamantabscheidung an der Luft wird möglich, weil die Bremer Wissenschaftler Licht statt Elektrizität zur Ionisierung Diamantabscheidung an der Luft: Eine bahnbrechende Neuentwicklung des Bremer Instituts für angewandte Strahltechnik an der Universität. Diamond depositing under normal atmospheric conditions: A groundbreaking new development from the Bremen Institute for Applied Laser Technology at the University. Prof. Dr. Simeon Metev Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) Kufsteiner Straße 3, D-28359 Bremen Tel. (+49) 0421/218-5046, Fax: (+49) 0421/218-???? Email: [email protected] WWW: http://www.bias.de/ Under these conditions the coatings grow only by a couple of thousandths of a millimetre per hour – so for a coating of one millimetre we need almost ten days. ”Although the result is very good, it simply takes too long”, says Metev. ”Apart from that it is almost impossible to coat large or three-dimensional components, either because they are too big to fit into the chamber, or because the process used is only suitable for flat shaped components.” Following a suggestion made by joint managing director of BIAS, Professor Gerd Sepold, a new idea has evolved: The depositing of diamonds onto surfaces by means of laser beams. This has now led the BIAS research team to a pivotal new breakthrough. They have developed a so-called photonplasmatron which is capable of producing diamonds under normal atmospheric conditions in the open air – no more need for low pressure conditions and vacuum chambers. That alone constitutes a major advance, but the process speed has also broken all records: Now it is possible to produce coatings of two-thousandths of a millimetre in just one minute. ”Once our development is implemented for industrial use it will open up completely new horizons for tool manufacturers”, says Jörg Schwarz who as a plasmphysicist finds himself working alongside engineers, precision mechanics and opticists on the photon-plasmatron. ”Then it will also be possible to put coatings onto three-dimensional components, for instance – or onto the thousands of long saw blades which are in everyday use for cutting metal.” These saw blades, which would never fit into any vacuum chamber, could simply be drawn along under the Bremen plasmatron – whereby it would even be possible to achieve greater cost efficiency by coating only the cutting edges rather than hardening the entire blade. Jetzt wachsen Diamanten auch an der Luft Now Diamonds also ”Grow” in the Open Air des Trägergases nutzen. Ein extrem starker Multikilowatt-Laser wird über zwei Spiegel geleitet und dann noch einmal in einen „Brennpunkt“ fokussiert. Wird die Strahlung kontinuierlich aufrecht erhalten, entsteht dort eine Art Dauerblitz – mit Temperaturen zwischen 15.000 und 20.000 Grad Celsius. „Darin könnte man problemlos einen Ziegelstein schmelzen“, verdeutlicht Metev. Das Trägergas wird hier zum Plasma angeregt, welches das ebenfalls zugeleitete kohlenstoffhaltige Gas an diesem Punkt in seine Bestandteile aufspaltet. Die freien Kohlenstoffatome wachsen auf ein darunter liegendes Substrat auf. Eine Wasserkühlung schützt das optische Plasmatron vor thermischer Überlastung. Das gesamte Verfahren wird vom Computer gesteuert, um die exakt definierten Parameter einzuhalten. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um das Wachstum der Diamanten geschickt zu steuern – also auch ein schnelles Beschichten zu ermöglichen, während in den herkömmlichen Vakuumkammern der Unterdruck Beschichtungen nur „in Zeitlupe“ erlaubt. Was sich im Ergebnis einfach anhört, basiert auf jahrelangen Versuchen und Forschungen. „Um eine perfekte Schicht abscheiden zu können, mussten wir immer wieder an Größen wie Strömungsgeschwindigkeit, Druckverhältnissen oder Temperaturen feilen – damit am Ende auch ein Diamant höchster Güte herauskommt“, erläutert Jörg Schwarz. „Allein das gleichmäßige Unterhalten des Plasmas an der Luftatmosphäre ist schon schwierig genug.“ Um dann zu den richtigen polykristallinen Diamanten zu kommen, ist eine genaue Kenntnis des Bindungsverhaltens im Kohlenstoff nötig. Dass die Entwicklung des BIAS eine große Zukunft hat, beweist ein Projekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF): In dem mit mehr als drei Millionen Euro ausgestatteten Vorhaben sollen die Bremer Wissenschaftler zusammen mit mehreren Industriepartnern ihre Laborergebnisse in die industrielle Anwendung überführen. Das Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) wurde 1977 gegründet. Das Institut an der Bremer Universität kooperiert eng mit den Fachbereichen Produktionstechnik und Physik, in denen zahlreiche Mitarbeiter des BIAS als Hochschullehrer und Dozenten tätig sind. Im Mittelpunkt der Aktivitäten steht der Laserstrahl: Ziel des Institutes ist es, unter Verwendung der Laser-Technologie neue Bearbeitungsverfahren und Messmethoden in die Industrie zu transferieren sowie Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet voranzutreiben. Auftraggeber sind sowohl staatliche Stellen als auch Industriebetriebe. Das BIAS beschäftigt derzeit 70 Mitarbeiter. The Bremen Institute for Laser Technology (BIAS) was founded in 1977. The Institute is embedded in the University of Bremen and co-operates closely with the Department for Production Engineering and the Physics Department, where a number of the BIAS team are working as members of the teaching staff. The core activities all surround laser technology: The work of the Institute is focussed on the transfer of new industrial applications for laser technology in the fields of materials processing and measurement techniques and to advance research and development in this area. Customers include both government agencies and industrial enterprises. Currently BIAS employs 70 persons. Diamond coating in the open air is possible because the Bremen research scientists use light instead of electricity to ionise the carrier gas. An extremely powerful multi-kilowatt laser beam is passed over two mirrors and then focused onto a ”focal point”. When laser radiation is kept up a sort of permanent lightning is produced on this spot – resulting in temperatures of between 15,000 and 20,000 degrees centigrade. ”You could even melt a brick!”, says Metev illustratively. The carrier gas is excited to the plasma state, which at this point then breaks down the carbonated gas into its constituent parts when introduced. The freed carbon atoms are deposited onto the underlying substrate. The optical plasmatron is protected from overheating by water cooling. The whole process is computer controlled to ensure precise conformity to the defined parameters. This is an important condition so as to be able to steer the growth of the coating, i.e. to enable fast coating, whereas in conventional vacuum chambers under low pressure it was only possible to produce coatings in ”slow motion”. What may appear simple the way it is presented here actually represents many years of experiments and research. ”In order to obtain a perfect coating we had to constantly manipulate the various parameters like gas flow rate, pressure conditions and temperature – until in the end we were able to produce high quality diamonds”, explains Jörg Schwarz. ”Just to maintain a constant plasma in an open atmosphere was difficult enough.” To then go on to obtain the desired polycrystalline diamonds calls for exact in-depth knowledge of the bonding behaviour of carbon atoms. Proof that the BIAS development has a promising future is provided by a project supported by the German Ministry for Education and Research (BMBF): The project, which is being funded with over three million euro, is to enable the Bremen researchers in collaboration with their partners in industry to transfer their laboratory results into industrial applications. Versuchsvorbereitung: Diplom-Physiker Jörg Schwarz justiert am Photonen-Plasmatron die Optik des sogenannten Pyrometers, das später kontaktlos die Temperatur auf der zu beschichtenden Materialoberfläche misst. Preparing an experiment: Physicist Jörg Schwarz making adjustments on the photone-plasmatron to the lens of a so-called pyrometre, which will later be used to make remote measurements of the temperature at the surface of the material to be coated. 13 14 Mit GOME und SCIAMACHY dem Ozonloch auf der Spur GOME and SCIAMACHY – Tracking the Ozone Hole MIT GOME UND SCIAMACHY DEM O ZONLOCH AUF DER S PUR Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik und Fernerkundung untersuchen die Folgen der Umweltverschmutzung auf die Atmosphäre Das Ozonloch: Kein kleiner Schaden in der Natur, europäischen Projekt GOME (Global Ozone der sich schnell reparieren lässt, sondern eine Monitoring Experiment) sind Physiker, Chemiker echte Gefahr für das Leben auf der Erde. 1985 und Biologen des Instituts für Umweltphysik und bemerkten Forscher, dass die Ozon-Schutzschicht Fernerkundung (IUP/IFE) der Universität Bremen über der Antarktis Löcher aufwies. Eine heikle entscheidend an diesen Forschungen beteiligt. Entdeckung, denn Ozon absorbiert in der rund 20 km hoch gelegenen Stratosphäre die ultraviolette Strahlung der Sonne, die für Lebewesen schädlich ist. Zwar war zuvor schon bekannt, dass als Folge der zunehmenden Umweltverschmutzung Ozon abgebaut wird. Doch erst seit Mitte der 80er Jahre ist das wirkliche Ausmaß bekannt, und es muss gehandelt werden. Seither verfolgen Wissenschaftler mit aufwändigen Messungen die Entwicklung dieses Spurengases in der Erdatmosphäre. Sie wollen dabei nicht nur die komplizierten Zusammenhänge verstehen, sondern auch Grundlagen für notwendige politische Entscheidungen liefern. Im V Vor 4,5 Milliarden Jahren gab es noch kein Ozon in der Atmosphäre. Sie bestand weitgehend aus Kohlendioxid. Doch die Entstehung von Lebewesen führte zu einer Zunahme von Sauerstoff auf der Erde. Dieser wird in der Stratosphäre durch die Ultraviolett-Strahlung zu Ozon umgewandelt. So entstand dort die Ozonschicht, die durch diesen Prozess die für Lebewesen gefährliche UV-Strahlung herausfiltert – was die Voraussetzung dafür war, dass sich auf der Erde Nicht-Schalentiere und schließlich auch der Mensch entwickeln konnten. „Wir brauchen diese Schutzschicht“, sagt Professor John Burrows, einer der Leiter des Instituts für Umweltphysik und Fernerkundung (IUP/IFE) und weltweit anerkannter AtmosphärenForscher. „Sie ist zwar – wenn man ihre Höhe bei Bodendruck berechnet – nur drei Millimeter stark. Aber ohne sie könnte das Leben auf der Erde nicht existieren.“ Rund drei Milliarden Jahre versah die Ozonschicht zuverlässig ihren Dienst. Erst die zunehmende Umweltverschmutzung des Industriezeitalters und die Vernichtung von Biomasse durch das Abholzen großer Wälder brachte sie in Gefahr. Die seit 1928 eingesetzten Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) – genutzt als Treibgas in Spraydosen, für Kühlschränke oder Gefahr für die Menschheit: Das Ozonloch über der Antarktis. Mit GOME und SCIAMACHY dem Ozonloch auf der Spur GOME and SCIAMACHY – Tracking the Ozone Hole GOME AND SCIAMACHY – TRACKING THE scientists at the Institute for Environmental Physics OZONE HOLE Research and Remote Sensing (IUP/IFE) are investigating the impact of pollution on the atmosphere The ozone hole is unfortunately not simply a appearing in the protective ozone layer over the minor modification to the natural environment Antarctic. A sobering discovery indeed, because which could quickly be put right, but rather a the ozone layer 20 kilometres up in the very real threat to life on our planet. Back in 1985 stratosphere absorbs the sun’s ultra-violet scientists first discovered that holes were radiation, which would otherwise endanger life on the earth. It was already known and had been A danger for life as we know it: The hole in the ozone layer over the Antarctic. accepted that the ozone layer was being damaged by the increase in environmental pollution. But it wasn’t until the mid-eighties that the world realised the actual extent of the threat and knew that something had to be done – quickly. In the meantime, scientists have been closely monitoring the development of this manmade phenomenon in the earth’s atmosphere. They not only hope to gain a better understanding of the complicated processes at work; they also want to deliver the arguments which will trigger political action. The physicists, chemists and biologists at the Institute for Environmental Physics and Remote Sensing (IUP/ IFE) at the University of Bremen who are working on the European GOME project (Global Ozone Monitoring Experiment) have a crucial role to play in this research. U Until about 4.5 billion years ago there was no ozone at all in the atmosphere, which consisted mainly of carbon dioxide. The emergence of life and the resultant emission of gases led to an increase in the amount of oxygen in the air. When this oxygen rises in the atmosphere it is photolysed by the sun’s ultra-violet rays and produces ozone. This ozone absorbs biologically damaging ultraviolet radiation, thereby heating the atmosphere and creating the earth’s stratosphere. Simultaneously the ozone acts as a protective shield, filtering out the dangerous UV radiation and establishing conditions which facilitated the emergence of non-crustacean life and eventually the evolution of man. ”We need this protective layer”, says Professor John Burrows, one of the research directors at the Institute for Environmental physics and Remote 15 16 Mit GOME und SCIAMACHY dem Ozonloch auf der Spur GOME and SCIAMACHY – Tracking the Ozone Hole Kontakt: Prof. Dr. John P. Burrows Institut für Umweltphysik und Fernerkundung Universität Bremen, Fachbereich 1 Postfach 330440, D-28334 Bremen Tel. (+ 49) 0421/218-4548 Fax: (+49) 0421/218-4555 Email: [email protected] WWW: http://www.iup.physik.uni-bremen.de/ Gummimatratzen – wurden zu einem neuartigen Typ von Umweltbelastung auf der Erde. FCKW sind äußerst langlebig. Sie steigen langsam in die Atmosphäre auf und erreichen schließlich die Stratosphäre. Dort zerbrechen sie und setzen Chloratome und -oxide frei, die mit dem Ozon reagieren und es zu zweiatomigem, molekularem Sauerstoff abbauen. Burrows: „Obwohl nur jedes Milliardstel Molekül in der Stratosphäre ein Chlor-Atom besitzt, verhält sich dieses gegenüber dem Ozon wie ein Amokläufer. Ein freies Chlor-Atom kann 1000 Ozon-Moleküle zerstören!“ Linkes Foto: Der europäische Umweltsatellit ENVISAT wird den neuen AtmosphärenSensor SCIAMACHY an Bord haben. Rechtes Foto: Auch Vulkanausbrüche haben eine Auswirkung auf die Atmosphäre - sie setzen Schwefeldioxid frei. Photo left: The European environmental satellite ENVISAT will take the new atmospheric sensor SCIAMACHY into orbit in space. Photo right: Volcanic eruptions also have their effect on the atmosphere - they release large amounts of sulphur dioxide. 1975 wurde diese Gefahr durch Forscher erkannt. Schon Anfang der 80er Jahre forderten sie FCKW-Reduktionen – ohne Erfolg. Die Dramatik der Lage wurde erst 1985 erkannt, als das Ozonloch über der Antarktis entdeckt wurde: „Solch schlimme Auswirkungen hatten wir nicht erwartet“, meint Burrows. „Es gibt eine Reihe von Prozessen, die wir damals noch nicht kannten und die mit der Erddrehung und der Dunkelheit an den Polen im Winter zu tun haben.“ Die Politik reagierte: In Montreal wurde 1987 eine Fristenlösung mit dem Ziel vereinbart, die gesamte Jahresproduktion von FCKW – bezogen auf das Jahr 1986 – bis 1994 um 20 % und bis 1999 um weitere 30 % abzubauen. Die in den zurückliegenden Jahren gemessenen Ozonwerte deuten darauf hin, dass diese Verpflichtungen eingehalten werden, zumal die Umstellung auf FCKW-Ersatzstoffe problemlos verläuft. Burrows hatte bereits vor der Entdeckung des Ozonlochs vorgeschlagen, die Konzentration der atmosphärischen Spurengase möglichst effektiv aus dem Weltraum zu messen. Sein Vorschlag wurde aufgenommen: Die europäische Weltraumagentur ESA baute einen eigenen Satelliten – ERS-2 – und installierte darauf das Projekt GOME (Global Ozone Monitoring Experiment), dessen Wissenschaftlicher Leiter Burrows ist. Seit 1995 wird von ERS-2 aus einmal täglich das direkte Sonnenlicht gemessen sowie dauerhaft das von der Erde reflektierte Sonnenlicht. Da die Gase in der Erdatmosphäre verschiedene Absorptionseigenschaften haben, lässt sich durch den Vergleich der Werte eine ganze Reihe von Stoffen gleichzeitig bestimmen. Sensing (IUP/IFE) and scientist of world renown in the field of atmospheric research. ”The total atmospheric ozone burden, when compressed to one atmosphere is just three millimetres thick. But without it no life could exist on our planet.” For around three billion years the ozone layer effectively performed its task. It wasn’t until the increase in environmental pollution and the changes in land usage in the wake of the felling of the great forests, both resulting from the industrial revolution and the increase of both population and living standards, that the ozone layer came under threat. In particular the advent of chlorofluorocarbons and halocarbons – used as a propellant gas in aerosol cans to run refrigerators or fill rubber mattresses – presented a new type of environmental danger to the world. Chlorofluorocarbons remain in the atmosphere and are not broken down. They rise up slowly through the atmosphere until they reach the stratosphere. Here they eventually break up, setting free chlorine and bromine atoms or oxides, which react in catalytic cycles with the ozone and reduce it to molecular oxygen. Burrows: ”Although only every billionth molecule in the stratosphere possesses a chlorine atom, these have a devastating impact on ozone. One free chlorine atom can destroy 1,000 ozone molecules!” In 1975 scientists had recognised that the release of the chlorofluorocarbon and halons was a danger to the stratospheric ozone layer. In the early eighties their pleas for a reduction of fluorocarbons went unheeded. It wasn’t until 1985 when the ozone hole over Antarctica was discovered that the full gravity of the situation was recognised. The politicians began to react: 1987 in Montreal it was agreed to introduce a time scale within which the annual world production of fluorocarbons – taking 1986 as base year – would be decreased by 20% and until 1999 by another 30%. As a result of increasing damage the measures were enhanced and several CFCs and halons were banned from 1996. Measurement of the CFCs in the troposphere over the years indicate that countries honour their commitment to date. Even before discovery of the ozone hole, Burrows and some colleagues had pointed out that the concentration of many important atmospheric trace gases could be best measured from space. His idea was accepted: The European Space Agency (ESA) built used its satellite – ERS-2 – to fly the first European experiment measuring trace gases - the GOME project (Global Ozone Monitoring Experiment) with John Burrows as its scientific research leader. Since 1995 the ERS-2 has been taking daily measurements of the sun’s direct rays outside of the atmosphere and the sunlight being reflected away from the earth. Since the gases in the earth’s atmosphere possess different absorption properties, a comparison of the values Mit GOME und SCIAMACHY dem Ozonloch auf der Spur GOME and SCIAMACHY – Tracking the Ozone Hole Die zur Bodenstation in Kiruna (Schweden) gefunkten Daten werden im Institut für Umweltphysik der Universität Bremen ausgewertet. Die Arbeitsgruppen setzen die Messergebnisse in aussagekräftige Bilder um und verfolgen genau die Entwicklung der Konzentrationen. „Allein an dem Computerprogramm, das den Messprozess für das Sonnenlicht in der Atmosphäre simuliert, haben wir jahrelang gearbeitet“, sagt Burrows. Doch dies ist nur ein Teil der IUP/IFE-Arbeit. „Die Atmosphäre ist in großen Teilen noch nicht verstanden. Wir haben in unseren Labors quasi Mini-Atmosphären aufgebaut, mit denen wir experimentieren. Unsere Annahmen und Modelle können wir dann anhand der realen Daten aus dem Weltraum überprüfen.“ Oberstes Ziel des IUP/IFE sei, „ein genaues Bild unserer Welt zu bekommen, wie sie sich Jahr für Jahr verändert – und dabei die unnatürlichen Veränderungen von den natürlichen klar zu unterscheiden.“ Dabei ist das Arbeitsfeld der Bremer Umweltforscher schon längst nicht mehr auf die Ozon-Überwachung begrenzt. Das IUP/IFE nutzt GOME auch zu Messungen in der untersten Luftschicht der Atmosphäre, der Troposphäre. Diese ist wichtig für Gesundheit und Wohlbefinden der Menschen, der Tiere und der Pflanzen. Auch hier kommen problematische Gase vor – verursacht durch den Menschen, aber auch durch natürliche Vorkommnisse. Stickoxide beispielsweise resultieren aus Bodenemissionen und Blitzen sowie der Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen in Industrie, Verkehr, Kraftwerken und beim Heizen von Häusern. Sie sind sehr giftig und entscheidend an der Bildung des Sommersmogs beteiligt. Andere Gase sind Ozon – das durch Kettenreaktion in Sommersmog gebildet wird – und Formaldehyd, welches aus riesigen Waldbränden und durch die Oxidation von Emission aus der Biosphäre stammt. Dazu kommt Schwefeldioxid, das durch Vulkanausbrüche und Braunkohlenverbrennung in die Atmosphäre abgegeben wird. Eine erhebliche Erweiterung der Aufgaben und Möglichkeiten für das Institut für Umweltphysik wird es 2002 geben. Dann soll der europäische Umweltsatellit ENVISAT ins All geschossen werden. Er ist dann die modernste Apparatur, um den Zustand der Erde und den Einfluss des Menschen auf unseren Planeten zu beobachten. An Bord ist auch SCIAMACHY – das „Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography”. Dabei handelt es sich um einen Atmosphären-Sensor der neuesten Generation. Ein wichtiger Schwerpunkt der Nutzung der SCIAMACHY-Daten ist die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Luftverschmutzung, globaler Erwärmung und Stratosphärenchemie und physik. SCIAMACHY kann gleichzeitig die Atmosphäre aus verschiedenen Blickwinkeln beobachten und TreibhausgaseEmissionen erfassen. Die riesigen Datenmengen, die pausenlos zur Erde gesendet werden, werten dann die Umweltforscher in Bremen aus – schließlich ist John Burrows auch Initiator und Leiter dieses Projekts. enables the simultaneous monitoring of different types of matter. The data from the satellite is relayed to the ground station at Kiruna (Sweden) and passed on to the Institute for Environmental Physics at the University of Bremen via the ESA and the German Space Agency (DLR) for scientific evaluation and interpretation. The measured data are inverted into images, which ease the interpretation and tracking of how the concentrations are developing over time. ”Years of work was necessary just to produce the computer programme which simulates the transport of sunlight in the atmosphere”, says Burrows. And that is just one part of the IUP/IFE work. The Bremen research team’s field of investigation has long extended beyond the task of monitoring the stratospheric ozone layer. The IUP/IFE also makes use of GOME to obtain information about the quality of air in the lowest stratum of the atmosphere, the troposphere. This is of significance for the health and well-being of humans, animals and plants. In the planetary boundary layer and free troposphere there are many environmental issues. Problematic gasses released as a result of the activities of mankind are also often generated by means of natural processes or occurrences. This makes the assessment of their impact more difficult than for CFCs, which did not exist in the atmosphere prior to man. Nitrogen oxides, for example, result from emissions at the earth’s crust and lightning, but also from the biomass burning and the combustion of fossil fuels used in industry, transport, power stations and for heating homes. Apart from being poisonous they also lead to the catalytic production of ozone, and are thus essential to and a main culprit in causing summer smog. Other important trace tropospheric gases are ozone – formed for example in large amounts during episodes of summer smog – and formaldehyde, released in the wake of huge forest fires and by the oxidisation of emissions from the biosphere. The research and scope of work at the Institute for Environmental Physics and Remote Sensing will receive a considerable boost in 2002. That is when the European environmental satellite ENVISAT will be launched into space. One very important experiment on board the ESA ENVISAT will be SCIAMACHY – the ”Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography”. This represents a new-generation atmosphere sensor, for which GOME was a proof of concept mission. An important focus for application of the data obtained by SCIAMACHY is research into the interaction between air pollution, global warming and the chemistry and physics of the stratosphere. SCIAMACHY is able to observe simultaneously the radiation emitted from the atmosphere from different angles of view and monitor emissions of so-called greenhouse gases. The huge amount of data will be evaluated by the research team in Bremen - John Burrows is also the initiator and leader of this project. 17 17 Unter der Lupe: das Leben obdachloser Jugendlicher Under the Microscope: The lives of Homeless Youths 18 UNTER DER LUPE: DAS LEBEN OBDACHLOSER JUGENDLICHER UNDER THE MICROSCOPE: THE LIVES OF H OMELESS Y OUTHS Ein ethnologisches Projekt der Bremer Uni: „Straßenkids in Norddeutschland“ W Ethnological project at the University of Bremen: „Street kids in Northern Germany“ „Was hat denn eine Ethnologin am Hamburger Hauptbahnhof zu suchen?“, wurde Ute Marie Metje schon häufig gefragt, wenn sie über ihre Arbeit berichtete. Dass sich Pädagogen, Erziehungswissenschaftler und Soziologen mit dem „Phänomen Straßenkids“ befassen, ist keine Besonderheit. Sie versuchen, die Problematik zu erfassen, zu benennen und Hilfestellung anzubieten. Doch ihre Perspektive ist eher die von außen. Der ethnologische Ansatz ist anders: „Die teilnehmende Beobachtung der Ethnologie nimmt sich die Freiheit, die relevanten Fragen erst zu finden und zu formulieren“, erläutert die Wissenschaftlerin. „Dazu ist zunächst ein intensives Eintauchen in das Feld notwendig - streng genommen sogar durch die Teilnahme am Leben derer, die untersucht werden. Das ist bei den Straßenkids so nicht möglich. Aber das langfristige Beobachten ihres Lebens, die vielen Begegnungen und informellen Gespräche, die miteinander erlebten und erfahrenen Dinge - das verbindet, und erst dadurch entsteht die Chance zu tiefer greifenden Erkenntnissen.“ Erkenntnisse, die über eine bloße „Außenansicht“ einmaliger Interviews hinausreichen. Metje: „Mir geht es darum, die Lebenswelt der Jugendlichen kennen zu lernen, sie wahrzunehmen und zu versuchen, sie zu verstehen und zu begreifen. Ich bin auf der Suche nach der Stimme der Jugendlichen selbst.“ Ihre Arbeit betrachtet die Ethnologin als Grundlagenforschung: „Man kann zwar Fachbücher über Straßenkids lesen und weiß dann genau, worum es geht - aber von den Jugendlichen selbst erfährt man darin wenig.“ W Ute Marie Metje verbrachte die ersten sechs Monate ihrer Forschungen als teilnehmende Beobachterin in der Einrichtung „KIDS“ („Kinder in der Szene“) - einer sozialpädagogisch betreuten Anlaufstelle für minderjährige Jugendliche am Hamburger Hauptbahnhof. „Dort musste ich - wie bei For- „What does an ethnologist hope to find at Hamburg central station?“ is the question Ute Marie Metje often has to answer when describing her work. There is nothing unusual about representatives of other disciplines like pedagogy, education and sociology focussing their efforts on the „phenomenon of street kids“. It is quite normal for experts in these fields to be involved attempts at understanding this particular issue, analysing and providing offers of help. But the perspective of their work is predominantly from the outside. The ethnological approach is different: „The participatory observation approach common to ethnology employs a technique which involves first searching for the relevant issues before arriving at their formulation“, explains Dr. Metje. „In order to do this it is necessary to become totally immersed in the culture - strictly speaking this would even entail researchers leading the same type of life as the subjects under investigation, clearly an impossibility in the case of minors such as street kids. But close observation of their lives over long periods, frequent contacts and informal chats, doing and experiencing things together - all this can build up the bonds which are essential to opening the door to deeper insights.“ Insights of this kind are likely to reveal considerably more than the mere „outward perceptions“ provided by one-off interviews. Metje: „To properly understand and comprehend, I first need to learn about these kids’ lifeworlds; experience the world they live in. I’m in search of the voice of the kids themselves.“ The ethnologist regards her work as a contribution to fundamental research: „It is possible to study books about street kids and find out what it is all about - but such books reveal precious little about the kids themselves.“ Unter der Lupe: das Leben obdachloser Jugendlicher Under the Microscope: The lives of Homeless Youths Auf der Erde existiert nicht eine Welt, sondern Our planet is home to more than one world; it ein Gemisch aus vielen unterschiedlichen Welten comprises a mixture of many different kinds of - der Volksmund hat dafür mit „fremde Länder, lifeworlds - suitably illustrated in common fremde Sitten“ einen Ausdruck gefunden. Die parlance by the expression „foreign countries, Wissenschaft der Ethnologie versucht, mit foreign ways“. By means of „participatory obser- „teilnehmender Beobachtung“ andere vation“ the discipline of ethnology attempts to Gesellschaften zu verstehen und ihre obtain a better understanding of other societies Sozialstruktur und Kultur zu durchblicken. Doch and insights into their different social structures ethnologische Forschung muss sich nicht and cultures. But ethnological research is not zwingend mit anderen Völkern beschäftigen: necessarily restricted to the study of foreign Auch in Deutschland gibt es viele peoples beyond our shores: In Germany, too, unterschiedliche Lebenswelten. Schon immer many different cultural worlds exist side by side. haben sich innerhalb des „großen Ganzen“ Throughout time there has always been a Mikrokosmen gebildet, die aus verschiedenen tendency for microcosms to spring up within the Blickwinkeln beleuchtet wurden - selten „greater order“, giving rise to inquiry as to how allerdings aus ethnologischer Sicht. Ein Projekt they occur - although this has seldom become der Universität Bremen verfolgt diesen Ansatz: the domain of ethnological research. But just Dr. Ute Marie Metje vom Bremer Institut für such an approach has been adopted by a current Kulturforschung (bik) führt seit mehr als drei project at the University of Bremen: For the past Jahren eine ethnologische Untersuchung zum three years Dr. Ute Marie Metje at the Bremen Thema „Obdachlose Jugendliche in Institute for Cultural Studies (bik) has been Norddeutschland“ durch. working on an ethnological study on the subject of „homeless youths in Northern Germany“. Die Lebenswelt der Jugendlichen kennen lernen, sie wahrnehmen und verstehen eine schwierige Aufgabe. Trying to learn how street kids really live in order to understand them better is no easy task. 19 20 Unter der Lupe: das Leben obdachloser Jugendlicher Under the Microscope: The lives of Homeless Youths Das Bremer Institut für Kulturforschung (bik) The Bremen Institute for Cultural Studies (bik) wurde im November 2001 im Fachbereich Kulturwissenschaften der Universität Bremen gegründet. Es konzentriert sich auf die Themen Migration, interkulturelle Begegnungen, Medien, Machtstrukturen und kulturelle Identitäten. Das Institut bezieht Hochschullehrer/innen verschiedener Universitäts-Disziplinen - Ethnologie, Philosophie, Psychologie, Soziologie, Religionswissenschaft, Kultur- und Kommunikationswissenschaft - ein und ist auch für externe Kooperationspartner offen. Zu den Aufgaben des bik gehören die Entwicklung und Bewertung von Praxiskonzepten zur Interkulturalität in Betrieben, Schulen, Jugendtreffs etc., die Feldforschung und fachübergreifende Theoriebildung zu interkulturellen Themen, der Transfer von Forschungsergebnissen in interkulturelle Praxisfelder und umgekehrt, die gutachterliche Tätigkeit, Supervision und Beratung, die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie Schriftenreihen und Öffentlichkeitsarbeit zu kulturellen Studien. was set up in November 2001 within the Faculty of Cultural Sciences. The Institute is dedicated to research into subjects concerning migration, intercultural interaction, media, power structures and cultural identities. The Institute, which also actively encourages the participation of partner institutions outside the University, draws on the work of research scientists representing a variety of disciplines including ethnology, philosophy, psychology, sociology, religious studies, culture and communication sciences. The various fields of activity bik is involved with include: The development and evaluation of practice-related intercultural interaction at the workplace, in schools, youth centres, etc.; field research and interdisciplinary theory formation with regard to intercultural thematic areas; the transfer of research results in intercultural topic areas and vice versa; expert opinions, supervision and consultation, support for junior scholars as well as scientific publications and public relations activities. schungen weit weg von zu Hause - erst mal die Sprache der Jugendlichen verstehen, ihre Wortwahl und ihren Stil kennen lernen.“ Weil sie - anders als die dort beschäftigten Mitarbeiter - keine Aufgaben erledigen musste, konnte sie sich sowohl den Umgang der Jugendlichen untereinander als auch zwischen Pädagogen und Kids genau anschauen. Und weil sie Zeit zum Zuhören hatte, kam sie in Kontakt: „Das ist Ute, die Forscherin. Der kannst Du alles erzählen“, hieß es bald bei den Jugendlichen. Schnell gewann die Ethnologin ihre ersten Eindrücke: „Erwachsene, ob Eltern oder Betreuer, haben selten Zeit. Aufmerksamkeit und Zeit aber sind für die Jugendlichen ganz wichtig.“ Einige Stunden Ruhe, bevor es wieder nach draußen geht: Ein Jugendlicher in der Anlaufstelle KIDS. Brief respite in a peaceful haven before going back to the world outside: One of the youngsters at the KIDS refuge and meeting place. Die Begegnungen mit den Straßenkindern war intensiv, aber auch ernüchternd. Der Alltag der Jugendlichen wird meist durch Drogenkonsum und Prostitution bestimmt. Tiefergehende und langfristige Beziehungen, Vertrauen, Verbindlichkeit das sind oft Fremdworte für die Kids, deren Leben vielmehr von patchworkartigen Beziehungsmustern bestimmt ist. Zukunft und Vergangenheit interessieren wenig, die Gegenwart bestimmt das Leben der Jugendlichen. Ute Marie Metje beschränkte sich nicht auf teilnehmende Beobachtung in der Einrichtung „KIDS“, sondern begleitete auch mehrere Monate Straßen-Sozialarbeiter. Später war sie dann alleine unterwegs, um - mit deren Zustimmung - das Leben einiger ausgewählter Mädchen auf der Straße zu beobachten. „Das ist schon ein komisches Gefühl, wenn sich die Mädchen prostituieren und ich ein paar Meter weiter stehe und mir das - natürlich mit Zurückhaltung - anschaue.“ Doch nur so konnte sie deren Alltag wahrnehmen und verstehen. Metje konzentrierte sich zuletzt immer mehr auf die obdachlosen Mädchen. „Viele von denen haben schlimme Sachen erlebt. Aber sie haben ganz ‚normale’ Wünsche wie Heirat, Kinder, Familie und ein kleines Haus - Dinge, die im ihrem Leben bisher nicht funktioniert haben. Vor allem aber wollen Ute Marie Metje spent the first six months of her research as a participatory observer at „KIDS“ („Kinder in der Szene“: Children in the scene) - a meeting place and refuge for young adolescents run by social and community workers at Hamburg’s central station. „In much the same way as on field work in a foreign country, I first had to learn the language of the street spoken by the kids, their choice of words and style.“ As opposed to the staff at the refuge who have more than enough work to get on with, she had the opportunity not only to closely observe the behaviour of the kids among themselves, but also the interaction between them and the social workers. And because she had the time to listen she was able to establish contact: The word soon got around, „That is Ute, the research worker. You can talk openly to her.“ The ethnologist was quick to gain her first impressions: „Adults, whether parents or social workers, seldom have the time. Attention and time, though, are extremely important for the kids.“ The contact with street kids was intensive, but also a sobering experience. Their everyday lives are dominated by drug taking and prostitution. Deeper and long lasting relationships, trust, friendship - these things are mostly foreign to the kids, whose life tends to be characterised by patchwork-like relationship patterns. The future and the past are of little interest and they live for the present. Ute Marie Metje did not stop at this exercise in participatory observation at „KIDS“. For several months she also accompanied some street workers. Later - with their approval - she went out on her own to observe the lives of a number of selected young girls on the street. „It’s certainly a strange feeling to stand by naturally at a tactful distance - while the girls prostitute themselves and you are just a few metres away.“ But it is essential to experience all aspects of their lives at close quarters in order to understand them fully. Gradually, Dr. Metje’s attention centred more and more on the homeless girls. „Many of them have gone through terrible experiences. But they still have quite ‘normal’ desires, like getting married one day, having children, a family and a home - all the things which have failed to function in their lives so far. Above all, they crave for attention and respect - and to be taken seriously.“ But the ethnologist harbours no illusions about the huge gap between wish and reality: „On the one hand they want to break out of the scene. They live in the illusion that being homeless and hanging around at central station is just a temporary phase in their lives and that one day things will change.“ On the other hand, they are obsessed by a strange fascination for the milieu and are incapable of giving it up. In this situation they „act out“ a sort of family situation with each other. The fact that they hardly have any contact outside the milieu makes it even more difficult for them to break out, and the longer they are there, the more difficult this becomes. Unter der Lupe: das Leben obdachloser Jugendlicher Under the Microscope: The lives of Homeless Youths Obdachlose Mädchen: Viele von ihnen haben ganz „normale“ Wünsche wie Heirat, Kinder, Familie und ein kleines Haus. Homeless young girls: Many of them covert the „normal“ dreams of settling down and having a home and children of their own one day. sie wahrgenommen, respektiert und ernst genommen werden.“ Gleichzeitig stellte die Ethnologin eine große Kluft zwischen Wunsch und Wirklichkeit fest: „Einerseits wollen die raus aus diesem Milieu. Sie flüchten sich in die Phantasie, dass die Obdachlosigkeit und das Herumhängen am Hauptbahnhof nur eine Übergangsphase ist, nach der das richtige Leben anfängt.“ Andererseits seien die Jugendlichen total fasziniert von diesem Ort, könnten nicht loslassen und würden dort eine Art Familie „re-inszenieren“. Zudem hätten sie nach längerer Zeit am Bahnhof kaum noch anderswo Kontakte, was den Ausstieg noch schwerer mache. Die direkte Kontakt zu den Mädchen brachte die harte Realität der Straßenkids zum Vorschein. Beispiel Vanessa: Die 15-jährige hat eine endlose Heim- und Psychiatriekarriere und viele Entzüge hinter sich. Sie arbeitet als Prostituierte am Hauptbahnhof, um sich die Drogen zu finanzieren. „Weißt du, bei meiner Mutter war die Scheiße der neue Mann. Meine erste Erfahrung an meine Kindheit war die, dass mein Vater mich zusammen geschlagen hat. Er hatte mir einige Rippen gebrochen und dann bloß den Hausarzt geholt. Meine Mutter hat er einmal so doll geschlagen, dass sie drei Wochen lang im Krankenhaus lag. Das sind meine ersten Erinnerungen. Als ich fünf Jahre alt war, ist er dann ausgezogen. Der neue Mann ist auch nicht besser. Er hat uns auch alle immer geschlagen.“ Die Ausstiegsmöglichkeiten und die Hilfe für diese Jugendlichen werden laut Metje durch umständliche Bürokratie begrenzt. „Die Institutionen der Jugendhilfe funktionieren nicht immer gut und sind oft zu langsam. Sie arbeiten nur wenig zusammen und manchmal sogar gegeneinander“, fasst sie ihre Ergebnisse zusammen. „Wenn ein Mädchen einen Drogenentzug machen will, und die Entscheidung sechs Monate dauert - da ist in ihrem Leben schon wieder so viel passiert, dass es vielleicht schon zu spät ist. Und wenn sie dann tatsächlich einen Entzug macht, wird sie hinterher wieder allein gelassen und weiß oft nicht, wohin. Und schon steht sie wieder am Hauptbahnhof.“ Ein Fazit von Ute Marie Metje ist daher: „Die derzeitige Jugendhilfe investiert zwar viel, schießt aber häufig am Ziel vorbei und ist unflexibel.“ Grundsätzlich würden von dort oft gleiche Konzepte für alle Probleme angeboten, doch die Lösungsstrategien sind zu undifferenziert. „Aber die Leben der Kids haben einen völlig ungleichen Verlauf, daher bestehen auch völlig unterschiedliche Bedürfnisse!“ Her direct contact to the girls revealed the harsh reality of the street kids’ lives. Take Vanessa for example: This fifteenyear-old has a long history of children’s home and psychiatric treatment, as well as many attempts at trying to kick her drug habit. She works as a prostitute at central station in order to finance her addiction. „You know, the trouble with my mother was her new husband. My first childhood memory is of my father beating me. He broke several of my ribs and then just sent for the doctor. He once beat my mother so badly that she had to spend three weeks in hospital. Those are my first recollections. He moved out when I was five. The new bloke wasn’t any better. He used to beat both of us.“ In the opinion of Dr. Metje, unnecessary red-tape is to blame for not providing enough help for the street kids or opportunities for them to find a way out of their dilemma. „The institutions which are meant to provide the help are often inefficient and too long-winded. There is little collaboration between them and they even sometimes work against each other“, she says in summary of the results of her research. „When a girl wants to try to overcome her drug addiction and the authorities take six months to deal with her application for treatment - so much may have happened to her in the meantime that it is probably too late. And should she actually be successful in receiving treatment she is then left on her own once more, often not knowing what to do. And then she turns up again at central station.“ One of the conclusions reached by Ute Marie Metje is that „Although the youth services do invest a great deal, a lot of the help they provide is inappropriate and too inflexible.“ Generally they offer a ‘one size fits all’ concept and their strategic approach is not sufficiently differentiated. „But the kids have led completely different lives which have given rise to completely different needs!“ Kontakt: Dr. Ute Marie Metje Bremer Institut für Kulturforschung (bik) Universität Bremen Postfach 330440, D-28334 Bremen Tel. (+49) 0421/218-3019, Fax: (+49) 0421/218-7574 Email: [email protected] 21 22 Die Leber wird sichtbar - bis ins Detail Making the Liver Visible - Down to the last Detail DIE LEBER WIRD SICHTBAR - BIS INS DETAIL MeVis zählt zu den führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der medizinischen Bildverarbeitung Computer bestimmen schon seit Jahren den klinischen Alltag. Die rasanten Entwicklungen in den Informationstechnologien erlauben heute MAKING THE L IVER VISIBLE - DOWN TO THE LAST D ETAIL MeVis is a leading research institute in the field of medical image processing Anwendungen, die noch vor wenigen Jahren In the past few years computers have been utopisch erschienen. Etwa die 3D-Visualisierung playing an increasingly dominant role in clinical von Organen: Der dreidimensionalen Bildgebung work. Rapid advances in information gehört die Zukunft, wenn es beispielsweise um technologies now enable applications which die Vorbereitung von Organverpflanzungen geht. were unthinkable just a few years ago. Take the Neue Softwarelösungen erlauben Ärzten bereits 3D visualisation of human organs, for instance: In vor der Operation eine genaue Vorstellung über future, 3D imaging will be indispensable in the die individuellen Lagebeziehungen der Organe preparation of organ transplants. New software untereinander. Das Centrum für Medizinische solutions now make it possible for surgeons to Diagnosesysteme und Visualisierung (MeVis) an obtain an exact picture of the individual spatial der Universität Bremen zählt zu den relations of organs well before the actual anerkanntesten Forschungseinrichtungen auf operation. The Center for Medical Diagnosic diesem Gebiet. Ein ambitioniertes Projekt mit Systems and Visualisation (MeVis) at the dem Namen VICORA befasst sich zurzeit unter University of Bremen is one of the most Federführung des MeVis mit den konkreten renowned research institutes in this field. MeVis Möglichkeiten einer computerassistierten is currently supervising an ambitious project Diagnose. entitled VICORA which is investigating concrete V possibilities for computer-aided diagnosis. VICORA steht für „Virtuelles Institut für Computerunterstützung in der klinischen Radiologie“. Das fachübergreifende Projekt läuft bis 2003 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit fünf Millionen Euro gefördert. Beteiligt sind neben dem MeVis sechs deutsche Kliniken darunter zwei aus Bremen - sowie die Industriefirmen Siemens und MeVis Technology. Das Projekt soll die Auswertung und Verarbeitung von Aufnahmen bildgebender Verfahren technologisch weiterentwickeln. Zudem soll das Manko behoben werden, dass die Ergebnisse ähnlicher Forschungsprojekte oft nicht den Weg in die Anwendung fanden. Ziel von VICORA ist daher auch eine Vernetzung aller beteiligten Institutionen über virtuelle Plattformen - zum regen Austausch und für die praxisnahe Erprobung der Software-Lösungen im klinischen Alltag. VICORA stands for „Virtual Institute for Computer Aids in Clinical Radiology“. The project, encompassing several different disciplines, will run until 2003 and is being funded to the tune of five million euro by the Ministry for Education and Research. Apart from MeVis the project partners include six clinics in Germany - two of them in Bremen - Siemens Medical Solutions and MeVis Technology. The project objective are both to develop new methods in medical image analysis and visualization and to bring the results into clinical practice. VICORA, therefore, has set up virtual platforms linking up all the participating institutions in order to ensure a smooth flow of information and to put software solutions to the practical test in everyday clinical work. MeVis hat in der Vergangenheit bereits beachtliche Erfolge bei der Visualisierung und Segmentierung von Organen erzielt. Ein Paradebeispiel ist die Extraktion der Leber aus den Bilddaten, für die das Institut eine eigene Software entwickelt hat. Hunderte von Schichtbilddaten aus Computer- und Magnet- In the past MeVis has already chalked up considerable success in the visualisation and segmentation of organs. A good example for this is the extraction of liver images from basic image data, a process for which the institute has developed its own software. This entails analysing and evaluating hundreds V Die Leber wird sichtbar - bis ins Detail Making the Liver Visible - Down to the last Detail Wichtiges Hilfsmittel für den Chirurgen: Bei dieser Darstellung wurde der rechte Leberlappen virtuell reseziert, so dass der rechte Ast der Pfortader gut zu erkennen ist (blau). Diese Resektion des rechten Leberlappens ist typisch für die LeberLebendspende für einen Erwachsenen. An important aid to surgeons: To produce this image the right-hand lobe of the liver has been virtually resected so that the right-hand branch of the portal can be better seen (blue). This resection of the right-hand liver lobe is typical of a livingrelated liver donation for an adult. resonanz-Tomographien werden dabei analysiert und ausgewertet. Am Ende steht eine dreidimensionale und von allen Seiten zu betrachtende Darstellung des Organs am Bildschirm. Bei der „segmentorientierten Leberchirurgie“ hat dieses dreidimensionale Bild bereits zahlreichen Ärzten bei der Vorbereitung der Operation geholfen. Der Eingriff an tumorbefallenen Organen konnte sehr gezielt erfolgen, weil die geschädigten Teile der Leber zuvor ebenso sichtbar gemacht wurden wie die Form, das Volumen, die einzelnen Segmente und die Gefäße des Organs. „Zwar hat jeder Mensch eine Leber, doch in Größe, Aufteilung und Gefäßmustern sind diese sehr unterschiedlich“, erläutert der Mediziner Dr. Holger Bourquain, der im MeVis zusammen mit Informatikern, Mathematikern, Physikern und Elektroingenieuren das virtuelle Handwerkszeug entwickelt. Für die Patienten bedeuten die gezielteren Operationen kürzere und risikoärmere Eingriffe, weil anatomische Varianten - etwa atypische Verzweigungen der Gefäße, die eine andere Operationsstrategie erfordern - bereits vor dem Eingriff bekannt sind. Was sich einfach anhört, ist für die Software-Spezialisten eine ungemein komplexe Aufgabe. „Wir müssen in verschiedenen Analyseschritten das Volumen, die Maße und den inneren Aufbau der Leber bestimmen“, sagt Dr. Markus Lang von der MeVis-Geschäftsleitung. Die Daten müssen abstrahiert und in Zahlen umgesetzt werden, um sie mathematisch korrekt zu berechnen und zu komplexen Bildern zusammenzusetzen. „Die Software muss erkennen, wo die Leber anfängt und wo sie aufhört; sie muss alle wichtigen Strukturen - etwa Tumoren und Gefäßsysteme - herausarbeiten“, beschreibt Lang die Aufgabe dieses Werkzeugs. Die Verzweigungsmuster der Gefäßsysteme sind beispielsweise wichtig, um zu sehen, welche Leberbereiche von welchen Gefäßsystemen des Organs versorgt werden. Holger Bourquain: „Wenn der Chirurg bei der Operation einen Gefäßstrang unterbricht, muss er auch gleich die dadurch versorgten Leberteile operativ entfernen, damit sich keine Entzündung entwickelt.“ Die MeVis-Software ist in der Lage, schon aus wenigen Informationen die Verästelungen des of cross-sectional images obtained from computed and magnet-resonance tomography. The result is a three-dimensional representation of the organ which can then be viewed from all aspects on the PC screen. This three-dimensional imageproducing technique is already being used to assist large number of surgeons in preoperative planning prior to „segment-oriented liver surgery“. Because the damaged parts of the liver as well as the shape and volume of the individual segments and blood vessels within the organ can now be „seen“ well in advance of the actual operation it is possible to perform a more precisely targeted form of surgical operation. „Although all of us have one, people’s livers vary greatly in size, vascular patterns and vascular territories“, explains Dr. med. Holger Bourquain who developed the virtual tool together with the MeVis team of computer scientists, mathematicians, physicists and electric engineers. For patients this planned targeting prior to actual surgery means that the operation is shorter and involves less risk. This is because anatomic differences - such as atypical vascular branching which may necessitate a different surgical strategy - are already identified before the operation begins. Although this may sound straightforward, the software specialists face an awesome task. „It takes a number of separate analysis steps before we can determine the volume, the size and the internal structure of the liver“, says Dr. Markus Lang, member of the MeVis management. The data must first be mathematically analysed before reconstructing the complex three-dimensional image models. Dr. Lang describes how the tool works: „The software must be able to identify where the liver begins and where it ends; it must recognise all the important structures - such as tumours and vascular systems“. Holger Bourquain explains that it is important to identify the branching patterns of the vascular systems in order to see which system supplies which part of the liver. „When the surgeon severs a vessel during the operation he must also be sure to remove that part of liver it supplies, otherwise necrosis 23 24 Die Leber wird sichtbar - bis ins Detail Making the Liver Visible - Down to the last Detail Kontakt: Dr. Markus Lang / Dr. med. Holger Bourquain Centrum für Medizinische Diagnosesysteme und Visualisierung Universitätsallee 29, D-28359 Bremen Tel. (+49) 0421/218-7581 Fax: (+49) 0421/218-4052 Email: [email protected], [email protected] WWW: http://www.mevis.de Gefäßsystems zu analysieren - denn auch diese folgen einer bestimmten Logik, die sich mathematisch nachvollziehen lässt. Ein noch junges Einsatzgebiet für die MeVis-Entwicklung ist die Vorbereitung von Leberlebendspenden. Noch vor wenigen Jahren wurde dieses Organ nur von toten Spendern verpflanzt. Das Problem: Es gibt nicht genug Spenden, Besonders für Kinder ist „und anders als bei Nieren hat der Mensch keine zweite Leber, die er abgeben kann,“ so die Leberlebendspende Holger Bourquain. Doch Fortschritte in der von Erwachsenen eine Operationstechnik machen nun auch Spenden neue Chance zum Leben. von lebenden Menschen möglich, was aber nur von nahe stehenden Personen zugelassen ist. „Ist der Spender gesund, kann er durchaus mit einem Teil seiner Leber einem anderen Menschen das Überleben sichern“, sagt Bourquain. Die 3D-Visualisierung erlaubt dem Arzt die Entscheidung, ob ein Eingriff Sinn macht oder nicht. Denn für den Spender darf der zu transplantierende Leberteil nicht zu groß und für den Empfänger nicht zu klein sein, damit das verbleibende bzw. transplantierte Organ seine Funktion erfüllen kann. Besonders für Kinder, die nur ein kleines Lebervolumen haben, ist die Leberlebendspende von Erwachsenen eine neue Chance zum Leben - denn tote Organspender im Kindesalter gibt es kaum. Doch auch sonst besteht weltweit Bedarf an Lebendspenden. In Deutschland ist die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) ein Zentrum für diese Transplantationen. Die Bremer Wissenschaftler arbeiten seit Jahren eng mit dieser Einrichtung als klinischem Partner zusammen. „In Hannover läuft keine Leberlebendspende mehr ohne unsere Software“, sagt Markus Lang. Obwohl die MeVis-Entwicklung and inflammation would result.“ Even with a minimum of information the MeVis software is capable of analysing the branching of the vascular system. This is because the systems follow a certain logic which can be reproduced mathematically. Still a relatively new activity for MeVis is the support for preoperative planning of liver donations. Up to just a few years ago livers could only be transplanted from donors who had died. The problem: There are not enough donors „and in contrast to the kidneys, there is no possibility to donate a second liver,“ as Holger Bourquain so adequately puts it. But advances in surgical techniques now mean that living persons can donate a part of their liver, albeit only allowed in the case of a close relationship. „Provided the donor is healthy, it is now possible to save another person’s life by donating a part of their liver“, says Bourquain. It is mathematical analysis and 3D visualisation which enables the doctor to decide whether an operation makes sense, or not. If the remaining as well as the transplanted organ is to function correctly, that part of the liver to be transplanted must not be too big for the donor - and not too small for the recipient. Especially in the case of children, whose liver volume is only small, the possibility to receive a living-related donation from an adult represents a new chance for life - since organ transplants taken from children who have died are extremely rare. But in other cases, too, there is demand worldwide for liver donations. A centre for liver transplantation in Germany is the Medizinische Hochschule Hannover (MHH), which for many years has been the clinical partner for the Bremen research team. In the meantime, „no living-related transplants in Hannover are performed without our software“, says Markus Lang. Although the MeVis development has opened up great new opportunities it is not yet being exploited commercially. This is because it is so complex and requires great expertise to be operated properly. „As a rule, doctors of medicine lack the IT-based know how; and it is not viable for hospitals to employ specialists especially to do this job.“ The MeVis team is working on a solution to this problem, too. A feasible alternative might be for hospitals to send raw data to MeVis, who then acting as a sort of service provider could conduct the necessary processing and analysis, sending back the finished results. Erst moderne ComputerSoftware macht diese Darstellung möglich: Venen (blau) und portalvenöses System (weiß) der Leber. Es ist gut zu erkennen, dass die beiden Systeme „ineinander greifen“. Modern computer software makes it possible: Veins (blue) and portalvein system (white) in the liver. One can clearly see how the two systems are „interlocked“. Die Leber wird sichtbar - bis ins Detail Making the Liver Visible - Down to the last Detail Der Computer im Operationssaal - das ist heute keine Besonderheit mehr. Software-Tools aus dem Centrum für Medizinische Diagnosesysteme und Visualisierung (MeVis) sind willkommene Hilfsmittel bei den Eingriffen. Computers in the operating room - no longer an unusual sight. Software tools developed at the Centre for Medical Diagnostic Systems and Visualisation (MeVis) provide useful assistance in preparing surgery. ganz neue Möglichkeiten bietet, wird sie kommerziell nicht vermarktet. Denn die Bedienung ist sehr komplex und erfordert viel Wissen. „Ärzten fehlt in der Regel das informationstechnologische Know-how, und für Krankenhäuser lohnt es sich nicht, extra jemanden dafür anzustellen.“ Die MeVisMitarbeiter arbeiten auch hier an einer Lösung. Ein denkbares Zukunftsmodell ist, dass die Daten künftig ans MeVis geschickt, dort bearbeitet, analysiert und die Ergebnisse dann im Rahmen einer Dienstleistung zurückgeliefert werden. Das VICORA-Projekt greift weiter: Hier sollen nun die MeVis-Erkenntnisse aus jahrelanger Forschung und Entwicklung noch stärker in den klinischen Bereich integriert werden. „Die Ärzte können keine Software schreiben, und wir sind keine Mediziner“, erläutert Markus Lang die Notwendigkeit stärkerer Zusammenarbeit. „Und die Industriepartner haben wiederum das Wissen, wie man ein marktfähiges Produkt daraus macht.“ Denn die neuen medizinischen Möglichkeiten lassen sich durchaus auch auf andere Bereiche ausdehnen etwa die Gefäßchirurgie oder die Tumorbeurteilung: Schon bald werden „Software-Assistenten“ ein unverzichtbares Hilfsmittel in der Medizin sein. Ausgangsmaterial und 3D-Visualisierung: Oberflächendarstellung der segmentierten Leber, eingeblendet in eine Schicht des ursprünglichen Datensatzes. The original data and subsequent 3D visualisation: Surface image of the segmented liver depicted in front of a background of original data material. The VICORA project is expected to have far-reaching consequences: The project shall ensure that the results of years of research and development will in future be far better integrated in the clinical practice. Markus Lang underlines the necessity for closer collaboration thus: „Doctors of medicine cannot write software - and we are not medical experts. Likewise, it is our partners in industry who understand how to develop a marketable product.“ For these new medical possibilities can certainly be extended to other areas - such as vascular surgery, or evaluation of tumours, to name but two examples: It won’t be long before „software assistants“ become an indispensable support in medicine. Das Centrum für Medizinische Diagnosesysteme und Visualisierung (MeVis) wurde 1995 als gemeinnützige GmbH an der Universität Bremen gegründet. Es wird von Professor Heinz-Otto Peitgen geleitet. Ziel des MeVis ist neben der Erforschung von Grundlagen medizinischer Bildverarbeitung und Analyse die Entwicklung von Softwarewerkzeugen zur Diagnoseunterstützung, die sich in der medizinischen Praxis einsetzen lassen. Die Wissenschaftler und Entwickler von MeVis Informatiker, Mathematiker, Physiker, Elektroingenieure und Mediziner - arbeiten dabei eng mit klinischen Partnern und niedergelassenen Radiologen zusammen. MeVis hat mit 27 Mitarbeitern im Jahr 2001 einen Umsatz von 2,9 Millionen Euro erzielt. The Center for Diagnostic Medical Systems and Visualisation (MeVis) was founded in 1995 as a non-profit enterprise within the University of Bremen. The Institute’s Director is Professor Heinz-Otto Peitgen. In addition to fundamental research into medical image analysis and visualisation, MeVis is involved in the development of products for diagnostic support for application in clinical practice. The scientists and product developers on the MeVis team - computer scientists, mathematicians, physicists, electric engineers and medical doctors - work in close collaboration with partners in clinical practice and practicing roentgenologists. In 2001 MeVis employed a staff of 27 and achieved a turnover of 2.9 million euro. 25 26 Kontakte / Impressum Contacts / editorial information Uni-Transfer / Uni-Transfer Pressestelle / Press Office UniTransfer ist Ihr Ansprechpartner für den Wissenschafts- und Technologietransfer. Wenn Sie wissenschaftliche Leistungen der Universität in Anspruch nehmen wollen, hilft Ihnen UniTransfer bei der Kontaktaufnahme zu Forschern und Einrichtungen. Ob Sie Fachleute zur Lösung Ihrer Probleme suchen, Gutachten erstellen lassen, Labore und Einrichtungen der Universität nutzen wollen oder Referenten für Weiterbildungsveranstaltungen suchen: UniTransfer ist die richtige Adresse. Die Pressestelle ist für die Informations-, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit der Universität Bremen zuständig. Hier bekommen Sie alle Informationen über die Universität - nicht nur dieses Info-Magazin, sondern auch die interne UniversitätsZeitung, unser Forschungsmagazin „Impulse“, unseren Veranstaltungskalender, die „Liste der lieferbaren Bücher“ und mehr. Über das komplette Informationsangebot informiert Sie die WWW-Seite der Pressestelle. UniTransfer is the contact office for the transfer of science and technology. If you wish to take advantage of the science-related services provided by the University, UniTransfer will provide assistance in making contacts with the appropriate research personnel and facilities. No matter whether you require specialists to solve your particular problem, an expert opinion, or the use of the laboratories and facilities belonging to the University or lecturers for vocational training courses, UniTransfer are the people to contact. UniTransfer Telefon (+49) 0421/218-3253 Email: [email protected] WWW: http://www.unitransfer.uni-bremen.de The Press Office is responsible for the information, press and public relations work of the University of Bremen. All information dealing with the University can be obtained from this office – not only this information brochure, but also the internal University magazine, the research journal „Impulse“, the programme of future events, the ”list of available books”, and lots more. The complete information package can be found under the Press Office WWW-page. Pressestelle Telefon (+49) 0421/218-2751 Email: [email protected] WWW: http://www.uni-bremen.de/campus/campuspress/ Universitätsleitung / University Officers Akademisches Auslandsamt / University Office for International Relations Das Akademische Auslandsamt hilft Studierenden und Wissenschaftlern aus aller Welt bei Ihren Kontakten mit der Universität Bremen und vermittelt deutschen Interessenten Kontakte ins Ausland. Ob Sie einen Studienaufenthalt in Bremen planen, als Gastwissenschaftler mit Kollegen tätig sind oder sich über Austauschprogramme informieren möchten - hier sind Sie richtig. Auch das Universitäts-Gästehaus kann über das Akademische Auslandsamt gebucht werden. The Akademische Auslandsamt provides assistance to students and scientists from all over the world when they wish to make contacts with the University. Furthermore, this office is also responsible for arranging foreign contacts. No matter whether you are planning to study in Bremen, or are a visiting scientist working with other colleagues, or if you simply wish to obtain information about exchange programmes, this is the office to contact. Moreover, use of the University guest house can be booked via the Akademische Auslandsamt. Die Universitätsleitung mit dem Rektor, den drei Konrektoren für Forschung, Lehre und Internationale Angelegenheiten sowie dem Kanzler entscheidet über die wesentlichen Angelegenheiten der Universität, wobei sie an die Beschlüsse des Akademischen Senats und des Konvents gebunden ist. The University Officers include the President, three Deputy Vice Presidents responsible for research, teaching and international affairs, as well as the Chancellor. The Officers are responsible for all important decision making pertaining to the University and are required to implement resolutions passed by the Akademische Senat and the Konvent – the university governing bodies. Rektorat Telefon (+49) 0421/218-2708 WWW: http://www.uni-bremen.de/campus/einrichtungen/ unileitung.html Akademisches Auslandsamt Telefon (+49) 0421/218-4764 Email: [email protected] WWW: http://www.aaa.uni-bremen.de/ Impressum / editorial information Herausgeber: Redaktion, Texte, Layout: Rektor der Universität Bremen Kai Uwe Bohn, Univ.-Pressestelle, Tel. (+49) 0421/218-4027 Email: [email protected] Grafische Vorgaben und Beratung: Gruppe für Gestaltung [GfG], Bremen Druck: Girzig+Gottschalk GmbH, Bremen Übersetzung: Parker, Smith & Associates, Bremen Anzeigen: Marlies Gümpel, Tel. 0421/218-4192 Fotos und Bildmaterial: Kai Uwe Bohn [Titel, S. 3,8,12,13,] BIAS [Titel, 10,], Albert Gerdes [S.6], Ralf Mustermann [S.18-21], MeVis [S. 3,22,23,24], SFB Neurokognition [6], SFB Optikkomponenten [S. 4], Forschungszentrum Karlsruhe [S. 25], Wikus Sägenfabrik [S. 11], Institut für Umweltphysik & Raumfahrtagentur ESA [S. 3,14/15, 16]. „highlights“ erscheint zweimal jährlich und ist erhältlich bei der Universitäts-Pressestelle Postfach 330440, D-28334 Bremen Telefon (+49) 0421/218-2751, Fax: (+49) 0421/218-4270 Email: [email protected] WWW: http://www.uni-bremen.de/campus/campuspress/highlights