Dezember 2012 Nr.2 1.Jahrgang

Die naturwissenschaftliche SchülerInnen-Zeitung

Im Bann des Kalten Feuers

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Alle TexTe und Abbildungen sind urheberrechTlich geschüTzT. eine Verwendung einzelner ArTikel für den unTerrichT

in schulen oder uniVersiTäTen isT nAch rücksprAche miT der redAkTion grundsäTzlich erwünschT und kosTenfrei. die

nuTzerinnen VerpflichTen sich, AuTorinnen und Quelle der VerwendeTen TexTe und des bildmATeriAls Anzugeben. der

einsATz in Young science VeröffenTlichTer TexTe, bilder, grAfiken oder zeichnungen AusserhAlb des unTerrichTs isT

sTrikT unTersAgT.

liebe leserin, lieber leser! Das Jahr neigt sich dem Ende zu, da kommt kurz vor Silvester ein ganz besonderer Knaller:die zweite Ausgabe von „Young Science“!

Wieder haben Schülerinnen und Schüler zur Feder gegriffen und für Dich das Spannendste und Wichtigste aus den Naturwissenschaften zusammengesucht. Dabei sind herausragende

Texte entstanden: von Marsanzügen und Magersucht hin zu Photoakustik und Lumineszenz. Unsere AutorInnen haben sorgfältig recherchiert, manche gar selber experimentiert, um Dir zu zeigen, was die Wissenschaft zu bieten hat. Wie aktuell die Themen sind, wirst Du beim Lesen feststellen. Einige Anregungen für eigene Versuche findest Du auch.

Es freut uns sehr, dass von nun an ChemikerInnen und Physike-rInnen bei Young Science mitarbeiten werden. Damit können wir Dir die ganze Bandbreite an naturwissenschaftlichen Themen bieten. Dank gilt auch unseren finanziellen Partnern, die uns mit Werbung oder als Sponsoren unterstützen und Dir damit dieses Leseerlebnis ermöglichen, ebenso den Landesschulräten Steiermark und Kärnten für die kostenlose Verteilung von „Young Science“. Und schließlich: Herzlichen Dank an alle LehrerInnen, die beim Schreiben geholfen haben!

Und natürlich hast Du recht: Die Welt der Wissenschaft ist unendlich! Da gäbe es noch viel zu schreiben. Schicke uns einfach eine Email mit Deiner Idee! Anregungen für das Artikelschreiben findest Du hinten im Heft. Zunächst aber:

Viel Freude beim Lesen!

Uwe Simon

Young Science

BIOLOGIE5 Der Goldfisch und seine Urform

Es gibt wohl kaum jemanden, der ihn nicht kennt. Doch die Herkunft, die Fortpflanzung und die damit verbundene Fischart sind ein äußerst interessantes Kapitel der Ichthyologie.

14 Ich liebe mich, ich hasse michImmer mehr Frauen und Männer erliegen einem Trend namens „Pro-Ana“. Doch Anorexia nervosa - Magersucht - ist lebensgefährlich.

PHYSIK & TEcHnIK6 Aufbruch zu neuen Welten

Österreichische WisssenschaftlerInnen testen Marsanzug Aouda. SchülerInnen aus Lilienfeld waren dabei.

16 Die Photoakustik in der Frühdiagnostik

Die Anfänge dieses noch wenig bekannten aber hoch aktuellen Forschungsbereichs der Physik reichen bis ins 19. Jahrhundert zurück.

impressumherAusgeber und chefredAkTeur: Dr. Uwe K. Simon

redAkTion: Biologie: Dr. Uwe K. Simon, Prof. Dr. Helmut Guttenberger, Mag. Margit Delefant,

Dr. Stephan Monschein, Prof. Dr. Karl Crailsheim, Dr. Astrid Wonisch

Chemie: Prof. Dr. Walter Gössler, Mag. Josefine Jaritz

Physik: Dr. Claudia Haagen-Schützenhöfer, Dr. Gerhard Rath, Prof. Dr. Leopold Mathelitsch

konTAkT: E-Mail: uwe.simon@uni-graz.at

Telefon: +43-(0)316-3805643

Fachdidaktikzentrum für Biologie und Umweltkunde

Institut für Pflanzenwissenschaften, Schubertstraße 51a/ 8010 Graz, Österreich

Bankverbindung/Kontonummer: 50095500605, BLZ 12000, BANK AUSTRIA; Kostenstelle 166600

druck: Servicebetrieb ÖH-Uni Graz GmbH

lAYouT: Susanne Labent und Selina Köberl

Inhalt

cHEMIE10 Im Bann des kalten Feuers

Warum leuchten Glühwürmchen? Wie funktionieren Knicklichter? Die Antwort darauf lautet: „Lumineszenz“, eine spezielle Form von Licht.

PROJEKTE FÜR ScHULEn

12 Das ScienceCenter-Netzwerk

Fehler sind erwünscht – das ist die Devise des ScienceCenter-Netzwerks, denn aus Fehlern kann man viel lernen. Auch beim Experimentieren.

18 Eine Anleitung für AutorInnen

Ich möchte für Young Science schreiben. Was muss ich beachten?

Willkommen!

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Die Gemeinnützige Privatstiftung Kaiserschild verfolgt ausschließlich mildtätige Zwecke und unterstützt in Österreich Bildungsprojekte, um aus jungen Menschen leistungsfähige Nachwuchskräfte werden zu lassen. Der Stifter, Dr. Hans Riegel, ist Mitinhaber der Firma HARIBO.

info@kaiserschild-stiftung.com www.kaiserschild-stiftung.com

Die Dr. Hans Riegel-Fachpreise werden jährlich für die besten Fachbereichsarbeiten vergeben. Bewerben können sich alle Maturantinnen und Maturanten aus der Steiermark und Kärnten, die in diesem Schuljahr eine Fachbereichsarbeit erstellen. In den Kategorien Biologie, Chemie, Physik und Mathematik werden jeweils die besten drei Einsendungen mit Geldpreisen im Gesamtwert von knapp € 5.000 belohnt. Die Juroren sind Wissenschaftler der Karl-Franzens-Universität Graz. Mehr zu den Dr. Hans Riegel-Fachpreisen und zur Teilnahme erfahrt ihr unter www.hans-riegel-fachpreise.com.

Bilder: Karl-Franzens- Universität Graz

Wir belohnen eure Fachbereichsarbeiten!

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Voll. Viel. Vorteile.

Anzugtester Daniel Schildhammer bei der Probenentnahme in der Dachstein Rieseneishöhle

der goldfisch - es gibt wohl kaum jemanden, der ihn nicht kennt. Doch die Herkunft, die Fortpflanzung und die damit verbundene Fischart sind ein äußerst interessantes Kapitel der Ichthylogie.

Mario Poglitsch, BRG Leibnitz

Der golDFIschund seine urform

Bartelnfadenförmige Geschmacksorga-ne der Fische am Fischmaul

Cypriniden karpfenartige Fische

Ichthyologie Fischkunde

hochrückig seitlich zusam-mengedrückte, flache, aber hohe Form des Fisch-körpers

http://de.wikipedia.org/wiki/Shubun-kin[11.09.2012]Stadelmann, Peter (2008). Goldfische. München: Gräfe und Ünzer Verlag GmbH.Deinhardt, M. (2009). Artinformation: Giebel Carassius gibelio. In: Brunken u.a. Digitaler Fischartenatlas von Deutschland und Österreich. Eine ichthyologische Informations- und Kommunikations-plattform. World Wide Web electronic publication. http://www.fischartenatlas.de/cms/images/stories/05_Atlanten/Cyprinidae/Carassius_gibelio_Giebel/Carassius_gibelio_Artmonographie_Manu-el_Deinhardt_27_08_09.pdf [21.10.2012].

woher kommT der gold-fisch?

Die Herkunft des Goldfisches ist bis heute noch nicht eindeutig geklärt, aber die meisten Forscher gehen davon aus, dass der Giebel (Carassi-us gibelio) die Ursprungsform dieses Zierfisches ist. Dabei handelt es sich um einen bräunlich grauen, 8-20 cm großen und hochrückigen Cyprini-den ohne Barteln, der dermaßen anspruchslos an sein Habitat ist, dass er sich heutzutage rasant vermehrt, da sich die Lebensbedin-gungen für den Giebel im Laufe der Zeit gebessert haben: Durch die Klimaerwärmung steigen die Wassertemperaturen an, wodurch die Produkti-vität des Gewässers gesteigert wird, was wiederum ein großes Angebot an Naturfutter hervor-bringt. Chromo-somensätze - diploid, triploid und tetraploid?Genetische Untersuchungen erga-ben, dass es Giebelpopulationen gibt, in denen die Tiere mehr als nur einen diploiden Chromosomensatz in ihren Zellen besitzen. Es wurden Fische mit dreifachem oder sogar vierfachem Chromosomensatz gefunden - Triploidie und Tetraplo-idie. Die Polyploidie dieser Fischart lässt auf einen hybriden Ursprung deuten.

sind die gründe für die polYploidie in der forT-pflAnzungsArT zu finden?

Da die meisten Giebelpopulati-onen überwiegend aus Rognern bestehen, ist eine Fortpflanzung mit artgleichen Milchnern unter Umständen schwierig. Doch die Rogner sind raffiniert. Sie warten

Habitat Lebensraum

Polyploidie Vervielfachung des chromoso-mensatzes

Rognerweiblicher Fisch

Milchnermännlicher Fisch

ChromosomensatzBei vielen Orga-nismen liegen die chromosomen doppelt vor. Man spricht dann von einem diploiden chromosomen-satz. So besitzen fast alle Zellen des Menschen 46 chromosomen. nur Ei- und Sa-menzellen tragen einen einfachen (haploiden) chro-mosomensatz mit 23 chromoso-men.

den Zeitpunkt ab, wenn andere Cy-priniden (Karpfen, Karauschen usw.) zu laichen beginnen, und mischen sich unter das Getümmel. Ihr Ziel ist es, dass die fremden Spermien in abgelegte Giebeleier eindringen. Dort lösen sie jedoch nur die Embryonalentwicklung aus, es kommt zu keiner Befruchtung! Der Autor Manuel Deinhardt beschreibt das so: „Bei der Gynogenese wird das eindringende Fremdsper- mium als Auslöser der Embryonal-entwick- lung zwar zwin- gend

be-nötigt, sein Chromosomen-satz jedoch meist

restlos ausgeschlossen und abgebaut.“ In den

meisten polyploiden Giebelpopulationen sind neben einer

großen Anzahl von Rognern auch poly- und diploide

Milchner zu finden. Die Chromoso-mensätze dieser Milchner können entweder reduzierte oder auch die vollen Chromosomensätze der Elterntiere enthalten. Dazu kommen noch artähnliche Milchner von Cypriniden. Es wird angenommen, dass die Fortpflanzung mit diesen Milchnern zur Polyploidie der einzelnen Populationen geführt hat.

sind diese phänomene Auch beim goldfisch AnzuTref-fen?

Natürlich! Doch beim Goldfisch (Carassius gibelio forma auratus) gibt es dazu noch ganz spezielle Merkmale. So sind Goldfische nach dem Schlüpfen aus dem Ei bräunlich-grau gefärbt, wie auch Giebel. Nach etwa ein bis zwei Lebensjahren (es kommt dabei wesentlich auf die Population und die Umgebung an), entwickelt

sich bei den jungen Fischen die typische rote, manchmal rot-weiß gefleckte oder gar weiße Färbung. Einzig und allein die Zuchtform Shubunkin (aus dem Japanischen: „scharlachrot gemusterter Goldfisch“) ist von Geburt an in ihrer typisch bläulich-roten Marmorierung gefärbt.Die Fortpflanzung dieser Fischar-ten stellt also ein hochkomplexes Kapitel der Ichthyologie dar. Doch nicht nur die gynoge-netische Fortpflanzung macht sie so besonders, es gibt noch einige weitere Tatsachen, die die weite Verbreitung dieser Fischart begründen: Giebel und Gold-fische sind sehr anspruchslose Arten. Sie sind Allesfresser, und große Temperaturunterschiede machen ihnen kaum etwas aus. Zum Schluss noch ein Appell an alle GartenteichbesitzerInnen und AquarianerInnen: Bitte keine Goldfische in öffentli-che Gewässer aussetzen! Das verdrängt möglicherweise eine heimische Population oder lässt sie sogar aussterben. In einem fein abgestimmten Ökosystem kann das schwerwiegende Folgen haben.

Biologie

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(c) OEWF (Katja Zanella-Kux)

In vergangenen Raumsondenmis-sionen entdeckte man an meh-reren Stellen der Marsoberfläche ausgetrocknete Wasserläufe, die

klare Hinweise dafür sind, dass auf dem Mars vor langer Zeit reißende Ströme existierten. Man erkennt deutlich Fluss-schlingen, Mäander, Uferböschungen, Strömungsinseln in Fließrichtung und Sandbänke in der Mitte der einstigen Ströme. Vielleicht herrschten hier vor langer Zeit lebensfreundlichere Verhält-nisse, ähnliche Bedingungen wie heute auf der Erde, vielleicht hat es in der Vergangenheit des Planeten irgendwo primitives Leben gegeben, dessen Spuren man noch heute findet könnte. So kennt man seit wenigen Jahren un-terirdische Höhlensysteme, die stabile Umweltbedingungen bieten. Sie schüt-zen vor der gefährlichen kosmischen Strahlung, weisen möglicherweise eine hohe Feuchtigkeit auf und die Tempe-raturschwankungen in ihnen sind sehr gering. Sollte es auf dem Mars jemals Leben gegeben haben, dann wären diese Höhlen ein optimales Rückzugs-gebiet für Mikroben.

eine indische prinzessin in der eishöhle

Die Dachstein-Rieseneis- und Mammuthöhlen sind ein ideales Testgelände zur Vorbereitung einer Marsmission. Hier lässt sich studieren und simulieren, was in einigen Jahren auf dem Mars erforscht werden soll. Das Österreichische Weltraum Forum, ein Netzwerk für Raumfahrtspezialis-ten und Weltrauminteressierte, führte daher in diesen Höhlen zusammen mit internationalen Forschungspartnern fünf Tage lang Feldtests durch, um in naher Zukunft für eine bemannte Mission zum Mars gerüstet und bestens vorbereitet zu sein. Den Starttag durften wir, eine ausgewählte

der mars scheint dafür prädestiniert zu sein, dass man auf ihm extraterrestrisches Leben entdeckt. Er ist der erdähnlichste Planet, nur wenig kälter und trockener und mit sehr ähnlicher Vergangenheit. Es könnte sogar Wasser auf ihm fließen. Für die Existenz von Leben ist das eine notwendige Voraussetzung.

Anziehen mit Ausblick - vor der Höhle wird das Donning - dasAnziehen - des Raumanzugssimula-tors durchgeführt. Im Hintergrund sieht man den Hallstättersee.

Physik & Technik

SchülerInnengruppe des BG/BRG Lilienfeld, live miterleben. Wir sahen verschiedene Marsrover, erlebten ForscherInnen unterschiedlichster Nationalität, durften Interviews führen und sahen den Star der Mission: Aouda.X, einen Raum-anzugssimulator. Seinen Namen verdankt dieser Anzug einer Figur aus dem Roman „Reise um die Erde in 80 Tagen“ von Jules Verne. Die Hauptfigur des Romans, Phileas Fogg, rettet auf seiner Reise um die Welt zusammen mit seinem Diener Passepartout eine indische Prin-zessin: Aouda. Dr. Gernot Grömer, Projektleiter und Mitarbeiter der Universität Innsbruck, erklärt: „Wie der Raumanzug ist sie heikel, delikat und wunderschön. Man muss sie ganz vorsichtig anfassen und manchmal ist sie auch ein bisschen zickig.“ Dieser Anzug, der größtenteils in Österreich hergestellt wurde, soll es ermöglichen, Arbeitsbedingungen zu simulieren, mit denen ein Astronaut auf dem Mars konfrontiert wäre. Aouda.X wiegt 45 kg, besteht aus einem Panox/Kevlar -Gewebe, das mit Aluminium beschichtet ist, und hat Expander eingebaut, die jede Bewegung erschweren, so wie es bei normalen Raumanzügen der Fall ist. In diesem Anzug werden die Bedingungen simuliert, unter denen Astronauten auf dem Mars arbeiten müssten. Sie sollen auf der Erde darin trainieren und ein Gefühl für alle Einschränkungen bekommen, die sie haben werden, wenn sie in einem normalen Astronautenanzug unterwegs sind.Die „Simulationsastronauten“ mussten sich vor den Feldtests

AUFBRUcH zu neuen Welten

Bernadette Poosch, Admira Osmancevic, Jakob Gramm und Mag. Sigrid Freinberger, BG/BRG Lilienfeld

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„Ein Stück dES WEgES zum marS Wird rot-WEiSS-rot

gEpflaStErt SEin.“ Dr. Gernot Grömer in der ORF-Sendung „Frühlingszeit“ am 30. 04. 2012

Unsere Schüler-gruppe mit dem Anzugtester Daniel Schild-hamer und Marsrover(Bilder: AutorInnen)

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QUELLEN

Lorenzen, H.D. (2004). Mission: Mars: die sensationel-len Entdeckungen der neuen Raumsonden. Stuttgart: Franckh-Kosmos Verlag. Kasten, V. (2002). Von der Erde zu den Planeten: Das Sonensystem. Heidelberg/Berlin: Spektrum Akademischer Verlag. Rauchhaupt, U. (2010). Der neunte Kontinent - Die wissenschaft-liche Eroberung des Mars. Frankfurt am Main: S. Fischerverlag. Pressemappe des öwf: http://mission.oewf.org/press/ [27. 05. 2012]

im Dachstein erst einem medizinischen Eignungstest unterziehen. Zwar können physiologische Parameter wie die Herzfrequenz, die Kohlendioxidausatmung, Temperatur und Herzrhythmus gemessen werden, die Belastbarkeit bei Hunger, Durst oder unter Schmerzen und Unbehagen muss jedoch jeder Astronaut selbst herausfinden. Die Tester mussten außerdem lernen, die im Anzug eingebaute Spracheingabe zu steuern. Da im Anzug neben den Sensoren und Computern ein Lüfter und ein Heizer eingebaut sind, entsteht ein beträchtlicher Lärm. Daniel Schildhammer ist einer der vier Anzugtester des ÖWF. Er beschreibt das Problem so: „Eine Lautstärke von etwa 100 dB macht es sehr schwierig, die Stimme herauszufiltern. Die Spracher-kennung muss verlässlich funktionieren, selbst wenn der Astronaut verkühlt ist und sich seine Stimme dadurch etwas verändert oder wenn er in einer Stresssituation ist undsein Puls extrem ansteigt“.

drei roVer, ein ziel - den mArs erkunden

Viele Handlungen müssen damit auch unter möglichst realen Bedingungen geübt werden. Das Entnehmen von Bodenproben, Bioexperimente oder das Steuern eines Rovers sind mit den Anzughandschuhen sehr viel schwieriger durchzuführen als mit der bloßen Hand. Gearbeitet wird mit drei Rovern: Einer davon, Magma White von der polnischen Mars Society, arbeitet mit einem Georadarsystem, das es erstmals ermöglicht, etwa 3 Meter in den Marsuntergrund hineinzublicken. Dieser Marsrover wird in ein paar Jahren auf einer echten Mission zum Mars fliegen. Zwei kleine Anten-nen an der Rückseite von Magma White werden die Bodenschichten mit Radarpulsen von 500 MHz bis 3 GHz (Mikrowellenbereich) auf Risse, eingelagertes Gestein und Eis untersuchen. Bisherige Rover konnten

nur die Marsoberfläche sondieren und Bodenproben entnehmen. Cliffbot, ein Rover der französischen Mars Society, hat ganz andere Aufgaben. Es handelt sich um ein Gefährt, das an einem Seil angehängt wird und mit einer Winde über Klippen herabgelassen werden kann. Mit einer Kamera ausgestattet, kann er Bilder von der Oberfläche eines Hanges liefern. So gewinnt man Informationen über Schichten, die von Millionen von Jahren an geologischer, meteorologischer und eventuell biologischer Aktivität berichten. Dr. Grömer: „Jeder Rover hat seine eigene Bedeutung. In Kombination sind sie eine kleine, bescheidene, aber sehr effiziente Flotte zur Erkundung des Mars.“

mArsVerschmuTzung Vermeiden

Nicht zuletzt ist es wichtig, ausschließen zu können, dass eventuell auf dem Mars

gefundene Mikroben nicht als blinde Passagiere von irdischen Besuchern mitgebracht wurden. So testete man am Dachstein, auf welchem Wege und wie häufig irdische Bakterien auf entnommene

Proben übertragen werden. Der Test bestand darin, dass

Teile von Aouda.X mit fluoreszierenden Terbium-Mikrokügelchen versehen wurden und anschließend eine Probenentnahme aus

der Umgebung erfolgte. Die Proben wurden dann

auf Verunreinigung mit den Mikro-kügelchen untersucht – die Ergebnisse stehen

allerdings noch aus. Für uns war es äußerst beeindruckend und spannend, hier am Dachstein die ersten Gehversuche für den Aufbruch in fremde Welten mitzuerleben und ForscherInnen aus verschiedensten Teilen der Welt kennenzulernen.

(c) OEWF (Katja Zanella-Kux)

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Im Bann des Kalten Feuers

Lisa Schoklitsch, BG/BRG Seebacher, Graz Fotos: Autorin

Warum leuchten Glühwürmchen?Wie funktionieren Knicklichter? Was haben Quallen mit reflektierenden Straßenschildern gemeinsam? Die Antwort darauf lautet:„Lumineszenz“, eine spezielle Form von Licht.

Der Begriff Lumineszenz (lat.: lumen = Licht) bedeutet so viel wie „kaltes Licht“ und beschreibt eine Leuchterscheinung unterhalb der Glühtemperatur. So sendet eine

Glühbirne neben Licht auch Wärme aus, die wir deutlich spüren können, wenn wir mit der Hand zu nahe an eine Lampe gelangen. Lumineszenz leuchtet hingegen ohne Wärmestrahlung, also „kalt“. Diese Erscheinung wurde aufgrund ihrer Leuchtintensität oft mit Feuer verglichen und so unter dem Namen „Kaltes Feuer“ bekannt.Lumineszierende Materialien findet man in Banknoten, Schecks oder auch Markenprodukten, um sie von Fälschungen unterscheiden zu können. Denn, ins Schwarzlicht gehalten, leuchten sie hell. Auch in der Medizin findet man Lumineszenz-Phänomene: Man denke an das Röntgen, wo Lumineszenz als Bildver-stärker eingesetzt wird, denn oft sind Röntgenfilme allein nicht aussagekräftig genug für die medizinische Bildgebung. Dabei kommen sogenannte Verstärkerfolien zum Einsatz, die die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht (Lumineszenz) umwandeln. Ebenso wird bei der Lumineszenz-Mikroskopie das farbige Licht genutzt, um zum Beispiel biologische Präparate zu untersuchen: Man markiert mit Farbstoffen Proben, die anschließend mit Anregungsstrahlung beleuchtet werden. Das abgegebene Licht wird dann mit Detektoren erfasst und die Darstellung einzelner Abschnitte der Probe im Lichtmikroskop ist möglich.Sogar auf der Straße begegnen wir diesem speziellen Licht, da es für nachleuchtende Signalschilder verwendet wird, damit man sich im Dunkeln besser orientieren kann.

dAs leuchTen Von sTeinen und QuAllen

Einige Mineralien, wie etwa der Fluorit oder der Rubin, können starke und spektakuläre Lumineszenzen aufzeigen. Sie absorbieren eine Form von Energie (zum

Beispiel Laserlicht), es erfolgt ein Quantensprung im Mineral und schließlich wird überschüssige Energie an die Umgebung in Form von Lumineszenz abgegeben. Dieses Phänomen wird zur Bestimmung verschiedener Mineralien und deren Aufbau und Eigenschaften eingesetzt. Es gibt auch eine ganze Reihe von Lebewesen, die sich die Lumineszenz zu Nutze machen. Beispielsweise Glühwürmchen, viele Meerestiere, wie Muschelkrebse, Quallen und Tiefseefische, auch leuchtende Bakterien, Pilze, Würmer, Schnecken und noch viele mehr.

wie glühwürmchen leuchTen

Leuchtkäfer sind besonders schön anzusehen, wenn sie wie ein kleiner Funke im Dunkeln aufleuchten. Sie bedienen sich einer speziellen Form der Lumineszenz, der „Biolumineszenz“ (altgr. „bios“ = Leben). Am Tag ist ihre Leuchtkraft zu schwach, um gesehen zu werden. Das lichtemittierende Organ wird Laterne genannt.Welchen biologischen Nutzen das geheimnisvolle Leuchten für die Glühwürmchen hat, ist noch nicht vollständig geklärt. Man geht aber davon aus, dass sie das Licht dazu benutzen, um vom anderen Geschlecht gesehen zu werden, kommunizieren zu können oder Beute anzulocken. Durch ihre Lumineszenz werden sie jedoch von Feinden leichter entdeckt, was ihnen zum Verhängnis werden kann. Sie haben nämlich räuberische Verwandte, wie zum Beispiel die Gattung „Photuris“, die das Glühen des Leuchtkäfers imitieren. So senden die Photuris-Weibchen nahezu identische Glühwürmchen-Leuchtmuster aus, locken damit fortpflanzungsfähige Glühwürmchen an und fressen sie.Nicht alle Leuchtkäfer leuchten gleich, es gibt eine ganze Palette von verschiedenen Leuchtmustern. Diese Käfer kontrollieren ihr Leuchten durch Regulieren der Luftzu-fuhr, die zur Laterne gelangt, denn es ist der Sauerstoff in der Luft, der mit der Substanz Luziferin reagiert und

absorbierenaufnehmen

GlühtemperaturTemperatur, die ein Stoff errei-chen muss, um zu glühen

lichtemittierendlichtaussendend

lumineszierendleuchtend

Quantensprungplötzlicher Übergang eines Teilchens von einem Zu-stand in einen anderen unter Ausendung oder Aufnahme von Energie

Adenosintriphos-phatATP entsteht unter Energie-verbrauch aus Adenosindiphos-phat (ADP) und Phosphat. Wenn ATP aufgespalten wird, wird Ener-gie freigesetzt, wodurch Reakti-onen ermöglicht werden, die Ener-gie benötigen.

FluorophorFarbstoff bzw. Lichtträger

sensibilisierte ChemolumineszenzForm der Lu-mineszenz mit längerer Leucht-dauer; braucht kein Schwarzlicht zur Anregung, sondern ist auf chemische Reak-tionen zurückzu-führen

Chemie

so ein Leuchten erzeugt. Luziferin wird in speziellen Zellen der Leuchtkäfer gebildet und dafür werden eine Energiequelle und ein Enzym benötigt. Enzyme sind Moleküle und werden über den Stoffwechsel gebildet. Sie wirken als Katalysatoren, die Reaktionen in lebenden Zellen beschleunigen. Das Enzym, das der Leuchtkäfer für die Biolumineszenz verwendet, heißt „Luziferase“. Die Energie, die der Leuchtkäfer für diese chemische Reaktion braucht, speichert er in Form eines ausgespro-chen energiereichen Moleküls, das Adenosintriphos-phat (ATP). Unter Anwesenheit des Enzyms Luziferase kann Luciferin mit ATP und Sauerstoff reagieren und ein helles Leuchten erzeugen.

Von der nATürlichen zur künsTli-chen lumineszenz

Die Biolumineszenz ist eine der frühesten Lumineszenzformen und wurde von den Menschen schon seit jeher beobachtet. Wie so viele Tricks des Lebens hat man sich auch das kalte Leuchten aus der Natur abgeschaut und imitiert. Seitdem ist die Lumineszenz aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Neben den nützlichen Anwendungen, wie eben in der Medizin, wird die Lumineszenz auch für Unterhaltungseffekte eingesetzt. Ein gutes Beispiel sind bunte Knicklichter, wie man sie in Discotheken findet. Zuerst sind es bloß Stäbe, die mit einer seltsamen Flüssigkeit gefüllt sind, doch sobald man sie knickt, erstrahlen sie in den grellsten Farben. Hierbei handelt es sich um die sogenannte „sensibilisierte Chemolumineszenz“. Knicklichter bestehen aus einem Plastikrohr und einem darin sitzenden Glasrohr. Im Plastikrohr befindet sich eine Mischung aus der Chemikalie Diphenyloxalat und einem Fluorophor, im Glasrohr ist Wasserstoff-peroxid enthalten. Am Anfang sind beide Substanzen

voneinander getrennt. Sobald der Leuchtstab aber geknickt wird, zerbricht das innere Glasröhrchen, die beiden Substanzen kommen miteinander in Berührung und eine chemische Reaktion wird ausgelöst. Dabei wird viel Energie frei, wobei überschüssige Energie in Form von Lumineszenz an die Umgebung abgegeben wird. So können wir ein grelles Leuchten wahrnehmen, dass je nach Fluorophor eine andere Farbe besitzt. Da das Glas-röhrchen dann zerbrochen ist und die beiden Substanzen nicht mehr getrennt und von Neuem gemischt werden können, ist das Erstrahlen des Leuchtstabes einmalig. Man kann die Leuchtdauer und –intensität aber durch die Temperatur beeinflussen. Wenn man das Knicklicht unter

heißem Wasser aktiviert, leuchtet es sehr intensiv, aber dafür kürzer. Legt man das Knicklicht nach Aktivierung für mehrere Stunden in den Kühlschrank und nimmt es dann wieder heraus, so wird das Leuchten länger zu sehen sein: Die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und verlangsamt

sich mit der Temperatur.

mAgische subsTAnzen

Wer neugierig auf dieses Licht geworden ist, kann in Form von einfachen Experimenten seine Umgebung „erleuchten“. Dazu braucht man lediglich eine Schwarz-lichtlampe und ein paar Lebensmittel, etwa Tonic Water, Kernöl, rohe oder gekochte Eier, Energydrinks, Vanil-lepudding, Wasser mit einer Vitamin-C Brausetablette oder Vollwaschmittelpulver. Auch Geldscheine können verwendet werden. Man hält das zu untersuchende Material in einem dunklen Raum ins Schwarzlicht – und plötzlich erstrahlt es in den unterschiedlichsten und bun-testen Farben. Der Grund sind wie bei den Knicklichtern verschiedene Fluorophore, die in den jeweiligen Lebens-mitteln enthalten sind. Viel Spaß beim Ausprobieren!

QUELLENhttp://www.geoberg.de/2010/06/12/lumineszenz-spektakulaere-und-nuetzliche-eigenschaft-von-mineralen/ http://www.scienceinschool.org/2011/issue19/chemiluminescence/german http://www.conatex.com/mediapool/versuchsanleitungen/VAD_Chemie_Chemolumineszenz.pdf http://www.umm.uni-heidelberg.de/inst/cbtm/ckm/lehre/physikalischegrundlagenderroentgen/physkl_grundl_roentgen_5.pdf http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Lampyris_noctiluca.jpg&filetimestamp=20050618231628 (Leuchtkäfer-Bild) (Fotograf: Wofl)Ronda, C. (2008). Luminescence. From Theory to Applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag. Korn-Müller, A. (2010). Das verrückte Chemie-Labor. Experimente für Kinder. 6. Auflage. Mannheim: Patmos Verlag. Bilder: Das Quallenbild entstammt folgender Internetseite: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Aequorea2.jpeg. Alle andere Bilder: Autorin

Lisa Schoklitsch hat im Juni 2012 maturiert. Ihr Artikel beruht auf Arbeiten und Recherchen, die sie für ihre mit dem Dr. Hans-Riegel-Preis (3. Platz) und dem 1. Preis der Gesellschaft Österreichischer Chemiker ausgezeichneten Fachbereichsarbeit durchgeführt hat.

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wissenschAfT be-greifbAr werden lAssen

Was ist die Oberflächenspannung von Wasser? Kann ich sie durchbrechen? Was hält sie aus, und wie lässt sie sich zerstören? Was kann man beobachten, wenn sich Zucker in Wasser auflöst? Simple Fragestellungen, die es gilt, einfach, aber richtig zu beantworten! Das ist keine leichte Aufgabe, besonders für ganz junge ForscherInnen. Wie kann man sechsjährigen Kindern helfen, solche Fragen zu beantworten, mit denen sich erst Gymnasiasten beschäftigen? Durch Spielen und Ausprobieren – und natürlich: durch Fehler machen. Bei den mobilen Workshops des ScienceCenter-Netzwerks wird nicht geschimpft, wenn etwas daneben geht, sondern die kleinen WissenschaftlerInnen finden die Gründe selbst heraus und machen es beim nächsten Mal besser. Ihnen dabei zu helfen, das ist die Aufgabe des ScienceCenter-Netzwerks, das mit seinen Aktivitäten Physik und andere Naturwissenschaften Kindern und Jugendlichen nahebringen und verständlich machen möchte. Zum Beispiel mit der Frage: Vermischen sich Öl und Wasser? Probieren wir es doch einfach aus und färben das Öl mit einer Farbe, das Wasser mit einer anderen. Dann wird alles zusammengeschüttet und folgendes passiert: Das Öl schwimmt auf dem Wasser, nicht einmal Schütteln kann das verhindern. Jetzt liegt es an den Kindern, durch Fragen zu ergründen, warum.

Junge menschen neugierig mAchen – explAiner helfen

Zu solchen Experimenten werden Kinder und Jugendliche im Rahmen von Workshops eingeladen, die das ScienceCenter-Netzwerk immer wieder an verschie-denen Orten durchführt. Etwa in der Workshopserie, die im Frühjahr 2012 startete: „Hey Buddy, lernen mit euch macht Spaß“, bei dem Jugendliche in einem ersten Schritt in naturwissenschaftliche Experimente eingeführt werden und dann als sogenannte „Explainer“ (Ver-suchsbegleiter) kleinere Kinder beim Experimentieren unterstützen. Dieses Prinzip des begleiteten Experimen-tierens kam auch beim „wienXtra Ferienspiel 2012“ im Museumsquartier Wien zum Einsatz. Dabei waren die Kinder mit Begeisterung bei der Sache, wenn es darum ging, Wasser und Öl zu vermischen, mit Tinte dem sich auflösenden Zucker auf der Spur zu bleiben oder die Minimalfläche eines geometrischen Körpers durch Seifenlauge, wie sie für Seifenblasen verwendet wird, wahrzunehmen. Eine Woche lang durften 20 sechs- bis zwölfjährige Kinder in Begleitung der Explainer jeden Vormittag zwei Stunden nach Herzenslust ausprobieren und forschen.

OBEN Zwischen zwei Stoffen, die sich nicht mischen (Öl und Wasser), lassen sich die „Phasengrenzen“ beobachten. Auch Schütteln ändert daran auf Dauer nichts.

LINKSEine Haut aus Seifenlauge zeigt, dass Wasser seine Oberfläche immer so klein wie mög-lich hält.

FOTOSSciencecenter-netzwerk/Katja Schiebel

PUnktabzüge für fehler?nicht beim science-center-netzwerk!

Fehler sind erwünscht – das ist die Devise des ScienceCenter-Netzwerks, denn aus Fehlern kann man viel lernen. Auch beim Experimentieren.

Katja Schiebel, BG/BRG Baden Frauengasse

Als prAkTikAnTin hinTer die kulissen blicken

Während meines einmonatigen Praktikums beim Verein ScienceCenter-Netzwerk habe ich mitbekommen, welcher Aufwand nötig ist, um solche Workshops auf die Beine zu stellen. Ohne gute Organisation geht nichts. Das heißt: Raum besichtigen, in dem die Kinder später experimentieren sollen, Aufgaben klar verteilen, Bedarfsliste erstellen für alles, was bei den Workshops gebraucht wird. Natürlich muss auch eine gute Buchhal-tung geführt werden, damit man immer weiß, wofür das Geld verwendet wird. Ein großer Teil der Vorberei-tungen sind Meetings – nicht nur interne zwischen den Kolleginnen, sondern auch mit PartnerInnen, die an dem jeweiligen Projekt beteiligt sind. Zudem braucht man einen geeigneten Raum, in dem solche Aktivitäten stattfinden können und die Kinder willkommen sind, wie zum Beispiel das Architekturzentrum in Wien.

Der Beitrag des ScienceCenter-Netzwerks zum Ferien-spiel „wienXtra“ war schon fast fertig vorbereitet, als ich mein Praktikum begann. Aber von einem anderen Projekt habe ich die allerersten Schritte mitbekommen: „Planet under Pressure“. Die darin aufgespannten Inhalte reichen von Umwelt und Klima bis zu Politik und Wirtschaft mit ihren vielen Teilaspekten, die die Zukunft unseres Planeten beeinflussen. Zu Beginn hatte ich viel im Internet darüber zu recherchieren, was unter dem Begriff „Planet under Pressure“ zu verstehen ist. Das Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Diskussionsspiels, das dieses Thema vor allem Jugendlichen schmackhaft machen und zur gedanklichen Auseinandersetzung mit den Inhalten anregen soll. Anhand von Karten mit Motiven aus dem Alltag werden die Hintergründe diskutiert, dann beispielsweise die Produktionsprozesse der abgebilde-ten Güter gezeichnet und darüber diskutiert (etwa über die benötigten Ressourcen). In der Vorbereitungsphase sollte ich daher mithilfe vieler Mindmaps die relevanten Themen gliedern und später vertiefende Fragen zu Biodiversität und „Global Dimming“ in Begriffen und Inhalten ausarbeiten. Als Nachbereitung von Workshops habe ich im Rahmen meines Praktikums den Einsatz von Fragebögen und deren Auswertungsmöglichkeiten kennengelernt, wodurch das ScienceCenter-Netzwerk von den Workshop-Teilnehmern erfährt, was ihnen gefallen hat und was möglicherweise besser gemacht werden könnte. Toll finde ich, dass darauf tatsächlich eingegangen und versucht wird, mit diesen Rückmeldungen die Workshops zu verbessern.

ERGänzEnDE InFoRmAtIon

Das ScienceCenter-Netzwerk möchte Wissen-schaft und Technik erlebbar und be-greifbar machen. Mit vielseitigen interaktiven Angeboten – Ausstellungen, Workshops, Schulprojekten oder Diskussionsspielen – laden die über 120 PartnerInnen im Netzwerk österreichweit Kinder und Jugendliche dazu ein, durch selbständiges Ausprobieren und Experimentieren spielerisch zu lernen, wecken Begeisterung und schaffen einen lebendigen Bezug zwischen Wissenschaft/Technik und Alltag. Lehrkräfte unterstützt der Verein als Ansprechstelle, mit Experimenten-sammlungen und Fortbildungsangeboten. Im Dezember 2012 nehmen vier Schulen in der Steiermark an der Workshopserie „Science in a Backpack“ teil. Weitere aktuelle Veranstaltungen und Informationen auf

www.science-center-net.at.

Projekte für Schulen

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Immer mehr Frauen und Männer erliegen einem Trend namens „Pro-Ana“, der Anorexia nervosa, auch Magersucht genannt, verherrlicht. Doch unterschätzen viele die große Gefahr von Pro-Ana.

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Magersüchtige wollen ihr Wunschgewicht durch Hungern erreichen. Sie sind

süchtig nach den sinkenden Ziffern auf der Waage. Diese bestimmen ihre Stimmungslage. Jedoch ist das Ziel abzunehmen nur ein Grund von vielen, wieso Menschen mager-süchtig werden. Diese Sucht kann ihre Wurzeln auch im psychischen Bereich haben. Der Wunsch nach Einsamkeit oder Aufmerksamkeit lässt Menschen in den Tod gehen.Man spricht erst von Anorexia nervosa, wenn jemand durch Selbst-zwang 20% seines anfänglichen Körpergewichts in kürzester Zeit (ca. 3-4 Monaten) verloren hat. Die Zwänge einer magersüch-tigen Person zeigen sich in kontrollierter und eingeschränkter Nahrungsaufnahme, übertriebener körperlicher Aktivität oder gar selbst herbeigeführtem Erbrechen. Allerdings zwingen sich nur 60% der Betroffenen zu derartiger Nahrungsabgabe. Magersucht kann man auch an dem extremen Perfektionismus, Hyperaktivität und der fehlenden Krankheitseinsicht erkennen. Laut offiziellen Statistiken des Frauengesundheitszentrums sind 0,5- 1,5% der 12-25 Jährigen von Anorexia betroffen. Am häufigsten taucht diese Sucht bei 14-19 Jährigen auf. Doch ist sie auch bei Kindern anzutreffen. Diese Krank-heit tritt zwar seltener bei Jungen

Biologie & Medizin

auf, es sind nur ungefähr 4-10% der unter Anorexia Leidenden, dann aber häufig deutlich stärker als bei Mädchen.

An mAgersuchT kAnn mAn sTerben

Erschreckend ist, dass 10%-15% der Betroffenen sterben. Häufige Ursachen dafür sind die zu schwa-chen Muskeln, die sich beim Hungern immer mehr zurückbilden, oder ein Kreislaufkollaps. Nur 30% werden dauerhaft geheilt.Die Rückfallquote, während oder nach einer Therapie wieder zu alten Verhaltensmustern zurückzukehren und zu hungern, ist leider hoch. Die restlichen 60% der Betroffenen kämpfen immer wieder mit Höhen und Tiefen ihrer Sucht.Im Jahr 2000 wurde Anorexia unter dem Namen „Pro-Ana“ mit Hilfe des Internets sehr bekannt. Vorher war dieser Trend kaum anzutreffen. Betroffene wussten oftmals nicht, dass sie unter Anorexia leiden. In Diskussionsforen, die Pro-Anas (Anhänger der Anorexia) betreiben, werden Magersüchtige bestärkt weiter abzunehmen, zu hungern. Das Gemeinschaftsgefühl - das Gefühl nicht allein zu sein - ist sehr verlockend. Jedoch kann sich solch ein Forum schnell gegen einen wenden, wenn man nicht die strikten und teilweise absurden Regeln

befolgt: zum Beispiel das Verzichten auf Zähneputzen und Trinken von Wasser, weil befürchtet wird, so zusätzlich Kalorien zu sich zu nehmen. Plötzlich ist man wieder vollkommen allein. Oft verschlim-mert sich dadurch der Verlauf der Krankheit. Vorwiegend aus diesem Grund sind diese Internetseiten so gefährlich. Nur zwei Jahre nach dem Erscheinen der ersten Pro-Ana Internetseiten explodierte förmlich die Zahl der Anhänger. Durch die Anonymität des Internets gibt es dazu leider keine genauen Angaben.

gefährlicher lifesTYle

Pro-Ana wurde zu einem Lifestyle und durch die Modeindustrie unterstützt. Magersüchtige Models zierten Modezeitschriften. Diese „Thinspo“-Bilder sollen dazu anspornen, noch mehr abzunehmen. Offenbar besitzen viele Mager-süchtige eine Unzahl solcher Bilder.Anorexia nervosa hat fürchterliche Auswirkungen auf den Körper. Das niedrige Gewicht stellt eine enorme Belastung für den Kreislauf dar. Meistens treten Störungen der Nieren- und Herzfunktion auf. Durch einen gestörten Hormon- und Elektrolythaushalt entstehen Wahrnehmungsstörungen, so dass man sich als dick empfindet, obwohl man dünn ist. Oft bleibt die Monats-blutung bei Mädchen und Frauen

Patricia Steinmann, BRG Kepler, Graz

aus, weil die Östrogenproduktion stark reduziert wird. Häufig leiden Pro-Anas an starken Depressionen und verschiedenen Zwängen.Eine Betroffene aus einem Pro-Ana Forum meint:„>Isst du etwas oder isst du nix<, die Gedanken um das Essen blockieren alles. Sie sind nervig und rauben den Platz für anderes, Schöneres und die Leichtigkeit vom Leben.“Die wohl extremste Form von Pro-Ana ist „Pro-Ana till the end“. Das Ziel ist, sich zu Tode zu hungern. Betroffene wollen „verschwinden“, nicht mehr existieren. Als Verwand-ter oder Freund ist man hierbei überfordert. Viele wollen sich auch gar nicht helfen lassen.

wAs Tun?

Da sich viele „Pro-Anas“ zurück-ziehen, geben sie oft nicht zu, dass sie krank oder süchtig sind. Deshalb ist es sehr schwer, ihnen zu helfen. Doch soll man zusehen, wie sich ein Freund oder eine Freundin selber zerstört? Vielleicht könnte man versuchen, ein Gespräch mit dem Betroffenen zu führen. Danach sollte ein Therapeut kontaktiert werden, da man sich ohne professionelle Hilfe kaum aus dem Teufelskreis befreien kann. Bei einer Therapie geht es vor allem um die Einsicht der betroffenen Person. Wichtig für sie ist ein bedingungs-

Biologie

Ich liebe

mich,

ich hasse

mich...

loser Rückhalt aus dem Freundes- und Verwandtenkreis und nicht der scheinbare Halt der Pro-Ana Foren. Da Essstörungen sich schleichend entwickeln und noch langsamer wieder zurückgehen, ist es wichtig, den Betroffenen Zeit zu lassen. Schlimmer ist es, wenn der oder die Betroffene nicht einsehen will, dass er oder sie Hilfe benötigt. Ohne die Einsicht, dass man krank ist, besteht kaum bis gar keine Chance auf Heilung. Bei Lebensgefahr müssen die unter Magersucht Leidenden zwangsernährt werden.Auf der folgenden Internetseite kann man sich genauer über Magersucht informieren: www.essstoerungshotline.at Dort bekommt man hilfreiche Tipps, wie man einem Betroffenen helfen kann, und es sind mehrere Hotlines angegeben.

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Die Anfänge dieses noch wenig bekannten aber hoch aktuellen Forschungsbereichs der Physik reichen bis ins 19. Jahrhundert zurück. Einer Anekdote zufolge waren die beiden Wissenschaftler Alexander Graham Bell und Charles Sumner Tainter gerade dabei, den Prototypen des Photophons zu entwerfen, als sie zufällig über den photoakustischen Effekt stolperten.

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Ob es wirklich Zufall war, ist bis heute nicht geklärt, fest steht aber, dass sie damit die Tür zu einem der faszinierendsten Gebiete

der Physik, der Photoakustik, geöffnet haben. Dem photoakustischen Effekt liegt eigentlich ein einfaches Prinzip zu Grunde: Trifft ein Laserstrahl auf eine Probe, wird er dort je nach Gewebeart absorbiert und gestreut. Dabei baut sich im bestrahlten Objekt ein Überdruck auf, der in Form einer Schallwelle relaxiert. So wird die elektromagnetische Welle (Licht) in ein akustisches Signal (Schallwelle) umgewandelt. Heute wird dieser Effekt bereits im Alltag angewendet, wie zum Beispiel in der Abgasmesstechnik zum Bestim-men des Rußgehalts der Abgasluft: Trifft ein Laserstrahl auf Rußpartikel oder andere Verunreinigungen, so wird er absorbiert und es kommt zu einer Erwärmung. Druck baut sich auf, eine Schallwelle entsteht und ein hochsen-sibles Mikrofon misst die Stärke des Signals und somit den Grad der Luftverunreinigung im Abgas. Saubere, partikelfreie Luft produziert kein Signal.

phoToAkusTik in der krebsdiAgnosTik

Besonders viel Potential liegt in der Kombination der photoakustischen Bildgebung mit der Medizintechnik. Ziel ist es dort, dieses neue Bildgebungsverfahren als Ergänzung zur herkömmlichen Ultraschalldiagnostik einzusetzen. Einer der größten Vorteile der photo-akustischen Tomografie, kurz PAT, liegt in der Art der Bestrahlung des Gewebes: Sie kommt gänzlich ohne ionisierende Strahlung aus, und die Strahlungsdosis ist wesentlich geringer als bei herkömmlicher Röntgen-strahlung. Die bei der PAT verwendeten Laserstrahlen sind nur kurze Laserpulse (weniger als zehn Mal pro Sekunde) im nahen infraroten Spektralbereich. Auch der Überdruck, der sich kurzzeitig punktuell im Gewebe aufbaut, ist ungefährlich, da es sich hierbei um geringe Energiemengen handelt.Durch die Kombination von Optik und Akustik besitzt das photoakustische Bildgebungsverfahren zwei weitere große Vorteile: einerseits einen hohen Kontrast, da verschiedene Gewebetypen ein stark unterschiedlich absorbierendes Verhalten aufweisen, andererseits

eine hohe Auflösung des Signals. Im Gegensatz zu der bekannten Ultraschalltechnik, bei der nur „Echos“ an den Grenzflächen der Organe entstehen, erzeugt das Gewebe bei der photoakustischen Tomographie selbst Schallwellen und kann somit detailliertere Informationen zu seiner Beschaffenheit liefern. Diese je nach Gewebe-art unterschiedliche Schallwelle ist mithilfe von feinsten Sensoren messbar. Minhua Xu und Lihong Wang von der Universität Texas schreiben: “Photoacoustic imaging has the potential to image animal or human organs, such as the breast and the brain, with simultaneously high contrast and high spatial resolution.” (Mithilfe der photoakustischen Tomografie ist es möglich, tierische oder menschliche Organe wie zum Beispiel Brust und Gehirn mit gleichzeitig hohem Kontrast und hohem räumlichen Auflösungsvermögen zu rekonstruieren.) Vor allem im Bereich der Mammografie (Brustkrebs-diagnostik) setzt sich die photoakustische Tomografie daher neue Ziele. Gewebeunregelmäßigkeiten wie Tumore könnten früher erkannt werden.

Zahlreiche Forschungsteams rund um den Globus forcieren die Recherchen und die Verfeinerung der photoakustischen Tomografie. Auch deshalb wird dem derzeit an der Karl-Franzens-Universität Graz laufenden Forschungsprojekt Photoacoustic Imaging (PAI) unter der Leitung des Experimentalphysikers Günther Paltauf besondere Bedeutung beigemessen. In Zusammenarbeit mit der Universität Wien, der Medizinischen Universität Innsbruck und dem Research Center for Non-Destructive Testing (RECEDENT) in Linz wird intensiv an einer Wei-terentwicklung der Sensoren und an der Verarbeitung der Daten für die Bildrekonstruktion gearbeitet. Im Rahmen meines vierwöchigen Praktikums an der Experimentalphysik der Karl-Franzens-Universität konnte ich einen guten Einblick in das PAI gewinnen und so die faszinierende Welt der Forschung näher kennen lernen. Meine Aufgabe bestand vor allem darin, Messphanto-me und –Proben für die photoakustischen Messungen herzustellen und zu untersuchen. Ich durfte bei einigen Experimenten mithelfen und baute sogar mein eigenes Streumessgerät, um die optischen Eigenschaften meiner Proben genauer bestimmen zu können.

Die PhotoakUStik in Der frühDiagnoStik

QuellenXu, M. & Wang, L.V. (2006). Photoacou-stic imaging in biomedicine. Review of scientific instruments 77: 041101; doi: 10.1063/1.2195024 (http://dx.doi.org/10.1063/1.2195024).

alle Bilder: Autorin

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Sobald ein Lichtstrahl auf ein Medium trifft, wird er durch die Wechselwirkung mit der Materie geschwächt. Bei der Absorption wird ein Photon von einem Atom/ Molekül „verschluckt“. Im Gegen-satz dazu ändert das Photon bei einem Streuvorgang lediglich seine Richtung.

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Vorgänger des optischen Rund-funks. Es überträgt Audiosignale, indem Sonnenlicht durch eine Linse auf einen dünnen Spiegel trifft, der durch einen Schalltrichter auf der Rückseite in Schwingung versetzt wird. Die von dem Spiegel zurück-geworfenen Lichtstrahlen laufen durch eine weitere Linse in den Parabolspiegel der Empfängerstati-on. Im Brennpunkt dieses Spiegels befindet sich ein lichtempfindlicher Widerstand, der die Lichtsigna-le wieder in elektrische Signale umwandelt, die mithilfe eines Lautsprechers hörbar werden. M

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Bis die photoakustische Tomographie in der Frühdiagnostik eingesetzt werden kann, müssen noch viele weitere Daten gesammelt und die Methode verfeinert werden. Dafür werden Messphantome verwendet: kleine Probeobjekte, meist aus Plasti-sol oder Gelatine (oder eben biologi-sche Objekte wie ein Zebrafisch), die Gewebeteile simulieren.

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(PAT)/ Photoacoustic Imaging (PAI)Dreidimensionales Bildgebungsver-fahren, basiert auf dem photo-akustischen Effekt. Man errechnet aufgrund des gewebsspezifischen akustischen Signals die Dichte des untersuchten Objekts und kann so ein genaues Bild von den einzelnen Gewebeteilen rekonstruieren.

Anna Melina Winkler, Akademisches Gymnasium Graz

Physik & Technik

BILDBauplan für Anna‘s Streumess-gerät

LINKS Teil von Annas selbstgebautem StreumessgerätRECHTS Blick durch die Linse: Man erkennt stark vergrößert, wie der Laserstrahl auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts trifft.

Anna melina Winkler schrieb über ihre praktischen Erfahrungen die Fachbereichsarbeit „Bestimmung optischer Eigenschaften von messphantomen – Photoakustik als neue Perspektive in der Frühdiagnostik“, die 2012 mit dem 2. Platz des Dr. Hans Riegel Fachpreises für Physik ausgezeichnet wurde.

f = 412 Hz

U = 3,2 mV

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anleitUng für aUtorinnenICH MÖCHTE FÜR YOUNG SCIENCE SCHREIBEN.

WAS MUSS ICH BEACHTEN?

liebe aUtorin, lieber aUtor!

Die Zeitschrift Young Science veröffentlicht Artikel von SchülerInnen zu naturwissen-schaftlichen Themen und ist damit wohl einzigartig in Europa.Denn anders als in populärwissenschaft-lichen Magazinen oder den Wissen-schaftsseiten von Zeitungen schreiben hier Jugendliche – und kriegen Rückmeldungen zu ihren Texten von Fachleuten aus Biolo-gie, Chemie und Physik. Und: Schreiben macht Spaß! Die veröffentlichten Artikel werden von SchülerInnen, LehrerInnen und Eltern in der ganzen Steiermark und Kärnten gelesen.

Dein Text hätte ein großes Publikum! Au-ßerdem arbeiten wir an einer Online-Platt-form, bei der Du die Möglichkeit haben wirst, mit Deinen LeserInnen in Kontakt zu treten – wenn Du das möchtest. Schließlich ist das Schreiben eines Artikels für Young Science eine hervorragende Übung für die Zukunft: Du kannst Dich so auf das Verfassen von Facharbeiten vorbereiten. Auch in Studium oder Beruf wird es Dir helfen, wenn Du zeigen kannst, dass Du in Young Science veröffentlicht hast.Wir freuen uns über jeden Beitrag!

SPracheLeserfreundlich,prägnant, verständlich

titelAufmerksamkeit

erweckend und auf Inhalt hinführend

einleitUngSpannend und informativ;

Hinweis auf das, was kommt, ohne alles vorweg-

zunehmen

Bevor Du Dich jetzt an Deinen Schreibtisch setzt und loslegst, wirf bitte einen Blick auf die folgende Liste. Dort siehst Du, was man beim Schrei-ben eines guten Artikels beachten sollte:

StrUktUrKlar und nachvollziehbar;

eine Hauptidee/ein Kernthema pro Absatz

literatUr/QUellenKorrekt angeben; Zitate in Anführungszeichen; ansonsten: mit eigenen

Worten beschreibenfachSPracheFachwörter erklären (im Text oder als „Vokabelliste“ am Ende)

abbilDUngenGute Bilder, Grafiken usw.,

die das Interesse Deiner LeserInnen wecken und den Inhalt Deines Texts

veranschaulichen

zielgrUPPeIst der Text so geschrieben,

dass Deine Freunde ihn gerne lesen würden?

DaS theMaKlar umgrenzt –

ausreichend behandelt, aber nicht ausufernd

WiSSenSchaftPositionen aus der Wis-senschaft und Beispiele (z.B. die Meinung einer

Forscherin, einen Hinweis auf eine aktuelle Studie)alltagSbezUg

Falls möglich: Hinweis darauf, warum das Thema so interessant ist

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SchlUSSZusammenfassung oder

Botschaft für LeserInnen; Anregungen zum eigenen

Weiterdenken/-lesen

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SenDenuwe.simon@uni-graz.at

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