Das Forschungszentrum Jülich... Ist Ein Internationales Und Interdisziplinäres Kompetenzzentrum Mit Den Schwerpunkten
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Online im Internet veröffentlicht: http://www.fz-juelich.de/scientific-report-2003/ Download-Version 01.April 2004 Impressum : S. 5 2 INHALT Vorwort..................................................................................................................................................... 4 Erläuterungen, Impressum ...................................................................................................................... 5 Materie .................................................................................................................................................... 6 M01 Physik der Hadronen .................................................................................................................... 7 M02 Kondensierte Materie ................................................................................................................... 9 M03 Entwicklungsarbeiten zur ESS ................................................................................................... 12 M04 Betrieb und Weiterentwicklung des Kühler-Synchrotons COSY................................................ 14 M05 Betrieb und Weiterentwicklung der Neutronenquelle FRJ-2 ...................................................... 16 Energie.................................................................................................................................................. 19 E01 Brennstoffzelle ............................................................................................................................ 21 E02 Photovoltaik ................................................................................................................................24 E03 Werkstoffsysteme für Kraftwerke................................................................................................ 26 E04 Nukleare Sicherheitsforschung................................................................................................... 29 E05 Kernfusions- und Plasmaforschung............................................................................................ 32 Information ........................................................................................................................................... 35 I01 Materialien, Prozesse und Bauelemente für die Mikro- und Nanoelektronik............................... 36 I03 Wissenschaftliches Rechnen ....................................................................................................... 39 Leben..................................................................................................................................................... 42 L01 Neurowissenschaften.................................................................................................................. 43 L02 Biotechnologie............................................................................................................................. 46 Umwelt .................................................................................................................................................. 48 U01 Chemie und Dynamik der Geo-Biosphäre.................................................................................. 49 Querschnittsaufgabe: SYS Systemforschung - Technik, Umwelt, Gesellschaft .......................... 52 Helmholtz-Programme und dazu beitragende FE-Vorhaben des Forschungszentrums Jülich ............ 54 Die FE-durchführenden Organisationseinheiten des FZJ ..................................................................... 56 Publikationsstatistik.............................................................................................................................. 259 Beteiligung der FE-durchführenden Organisationseinheiten an FE-Vorhaben im Jahr 2003 ............. 260 3 Das Forschungszentrum Jülich... ist ein internationales und interdisziplinäres Kompetenzzentrum mit den Schwerpunkten • Materie, • Energie, • Information, • Leben, • Umwelt (Environment), die zusammen die Jülicher Forschungs-MEILE bilden. Diese Themenkomplexe bilden sich auch auf die Forschungsbereiche und Programme der Hermann von Helmholtz - Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) ab, deren Mitglied das Forschungszentrum Jülich ist. Der vorliegende Wissenschaftliche Ergebnisbericht enthält durch die wissenschaftlichen Verantwortlichen angefertigte Ergebnisdarstellungen der einzelnen Forschungs- und Entwicklungsvorhaben des Jahres 2003. Der Wissenschaftliche Ergebnisbericht • informiert Aufsichtsrat und Gesellschafter zeitnah über die vom Forschungszentrum Jülich durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, • dient dem Vorstand und dem Wissenschaftlich-Technischen Rat als Grundlage für die Beratung des künftigen Forschungs- und Entwicklungsprogramms des Zentrums, • gibt den Wissenschaftlern des Zentrums und der interessierten Öffentlichkeit eine zusammenfassende Information über die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Zentrums. So dient der Wissenschaftliche Ergebnisbericht gleichermaßen der Information wie auch der Koordination. Er ist wesentlicher Bestandteil einer sachbezogenen Ergebnisbewertung. FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH GmbH Jülich, im April 2004 4 Erläuterungen Der vorliegende Bericht schließt an das Forschungs- und Entwicklungsprogramm für das Planjahr 2003 an. Er enthält die wesentlichen Ergebnisse der in den Instituten und wissenschaftlich- technischen Gemeinschaftseinrichtungen des Zentrums durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben (FE-Vorhaben). Unter kurzen Beschreibungen der fünf Forschungsschwerpunkte werden für jedes einzelne FE- Vorhaben die wesentlichen Ergebnisse des Berichtsjahres präsentiert. Optional können - sofern vorhanden - Publikations- und Patentlisten sowie Detailergebnisse herunter geladen werden. In der Download-Version nur bei den Institutsbeschreibungen. Ergänzt wird der Bericht durch Kurzbeschreibungen der FE-durchführenden Institute bzw. Organisationseinheiten. Auch hier stehen Publikations- und Patentlisten sowie gegebenenfalls Detailergebnisse zum Herunterladen bereit. Weiterhin ist ein Link zur Internet-Seite des Instituts anklickbar. Abgeschlossen wird der Wissenschaftliche Ergebnisbericht mit einigen tabellarischen Übersichten. Die Navigation im Internet erfolgt über die Navigationsleiste links. Impressum Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2003 der Forschungszentrum Jülich GmbH veröffentlicht im Internet: www.fz-juelich.de/scientific-report-2003 URN: urn:nbn:de:0001-00121 (resolving URL: http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:0001-00121) Herausgegeben von der Stabsstelle Wissenschaftlich-Technische Planung (WTP) Redaktion: Dr. C. Arens (WTP) April 2004 © Forschungszentrum Jülich GmbH 5 Schwerpunkt: Materie Die Arbeiten zum Forschungsschwerpunkt Materie liefern einen Einblick in den Aufbau der Atome und die Eigenschaften unserer stofflichen Welt. Dieses Wissen ist die Basis, um neue Verfahren und Produkte für viele Bereiche der Technik zu entwickeln. Die Physik der Hadronen ist Grundlagenforschung und dient der Erweiterung unseres Wissens über die "Quark-Gluon"-Struktur der Kernbausteine und ihrer Dynamik. Zentrale Versuchseinrichtung dazu ist das Kühler-Synchrotron COSY, in dem Protonen auf Energien bis 2,5 Milliarden Elektronenvolt beschleunigt werden, um Proton-Nukleon- und Proton-Kern-Reaktionen auszulösen. Betrieb und Weiterentwicklung des Kühler-Synchrotrons COSY ermöglichen der weltweiten Community der Hadronenforscher einzigartige Forschungsmöglichkeiten, die auch intensiv von einer Vielzahl deutscher Universitäten genutzt werden. Das Vorhaben Kondensierte Materie beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Festkörpern und weicher Materie (Polymere, Kolloiden), hergeleitet aus der mikroskopischen Basis der atomaren Wechselwirkungen. Schwerpunkte sind dabei Untersuchungen von maßgeschneiderten Funktionsmaterialien und Phänomenen im Nanometerbereich. Dies betrifft insbesondere die Physik der Cluster, Grenzflächen, dünnen Filmen und Membranen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind darüber hinaus von Bedeutung für Chemie, Biologie und Materialwissenschaften, die immer mehr auf die atomare Ebene vordringen, aber insbesondere auch für die in den Nanobereich vorstoßenden Bauelemente für die Informationstechnik. Die theoretischen Arbeiten profitieren vor allem vom Supercomputer-Komplex im John von Neumann-Institut für Computing, mit dem das Forschungszentrum Jülich zur internationalen Spitzengruppe bei den wissenschaftlichen Höchstleistungsrechnern zählt. Neben den präparativen Arbeiten zu metallischen, keramischen und polymeren Materialien haben im experimentellen Bereich Betrieb und Weiterentwicklung der Neutronenquelle FRJ-2 eine besondere Bedeutung, denn Neutronen sind eine hervorragende und unverzichtbare Sonde für Struktur und Dynamik der Materie auf atomarer Skala. Als Neutronenquellen dienen bisher Forschungsreaktoren, deren technisch mögliche Grenzen für die nutzbaren Neutronenflüsse jedoch erreicht sind. Es besteht daher weltweiter Konsens, dass die Quellen der nächsten Generation gepulste Spallationsanlagen sein müssen. Neben der Möglichkeit, die bisher erreichbaren Spitzenflüsse um das 100fache zu steigern, sind sie inhärent sicher - sie erfordern kein spaltbares Material. Während sich in den USA und in Japan bereits Spallationsquellen im Bau befinden, besteht in Europa der Plan, eine noch leistungsfähigere Quelle - die "European Spallation Source (ESS)" - zu bauen, um die derzeit klar führende Rolle Europas in der Neutronenstreuung für viele weitere Jahre zu sichern. Im Vorhaben