Die Staats- und Universitätsbibliothek (SuUB) Bremen schließt ein
bedeutendes Digitalisierungsprojekt ab: Der  wissenschaftshistorische
Nachlass des Begründers der modernen Ägyptologie, Adolf Erman, ist jetzt
online kostenfrei zugänglich.

Das Projekt nahm vor vielen Jahren seinen Anfang: 1966 übergab Anna Maria
Schaal, die Tochter von Adolf Erman (1854-1937), den Nachlass der SuUB
Bremen. Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
geförderten Projekts hat die SuUB die mehr als 5.000 Schriftstücke in die
Nachlassdatenbank Kalliope formal und inhaltlich erschlossen. Anschließend
wurde der vollständige Nachlass digitalisiert.

In dem umfangreichen Nachlass des Wissenschaftlers spiegelt sich der
Wandel des Faches von einer romantisierenden Beschäftigung hin zu einer
modernen Altertumswissenschaft, der mit dem Leben und Wirken Ermans
verbunden ist. Er enthält in erster Linie Briefe und Karten an Adolf Erman
von verschiedenen Verfassern und Verfasserinnen aus der ganzen Welt. Sie
stammen aus den Bereichen Wissenschaft, Museum, Denkmalpflege und
Verwaltung. Mit der Korrespondenz ist der Zeitraum von 1875 bis 1937
abgedeckt. Gelegentlich sind Zeichnungen, sogenannte Abklatsche – also
Reproduktionen von Inschriften mittels mechanischer Durchreibung auf
Papier – oder Fotos der Korrespondenz beigefügt, häufiger
Zeitungsausschnitte und Visitenkarten. Darüber hinaus finden sich auch
einige Vorlesungsmitschriften, Übungshefte, Exzerptsammlungen und
Vorstudien zu eigenen Arbeiten. Zudem enthält der Nachlass verschiedene
(Lebens-)Dokumente, wie Zeugnisse zu Berufungen, Ernennungen und
Verleihungen.

Rund ein Fünftel des weltweiten Energieverbrauchs entfällt auf die
Beleuchtung. Ob in Fußballstadien, öffentlichen und privaten Gebäuden oder
Fahrzeugen – gefragt sind smarte, kostengünstige Lichtmanagementsysteme,
die den Beleuchtungsbedarf erkennen und darauf reagieren. In solchen
Systemen werden lichtlenkende Optiken verwendet, die über komplexe,
dreidimensionale Oberflächenstrukturen verfügen. Ein Team am Fraunhofer-
Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelte nun ein neues
Verfahren, das die Fertigung von Lichtmanagement-Optiken deutlich
kostengünstiger macht. Auch in der Mikrofluidik und zur Herstellung
antibakterieller Oberflächen ist die Anwendung des Verfahrens möglich.

Ein gutes Lichtmanagementsystem gibt Licht nur dorthin ab, wo es
tatsächlich benötigt wird und steuert gleichzeitig auch die
Beleuchtungsintensität. Die Optiken solcher Systeme müssen das Licht je
nach Bedarf lenken und streuen. Dazu werden die Optikoberflächen
üblicherweise mit Nanostrukturen versehen, die das Licht in gewünschter
Weise leiten. Zur Strukturierung kommen verschiedene Verfahren zum
Einsatz, beispielweise Ätzverfahren, laserbasierte Technologien oder
replikative Verfahren wie der Spritzguss oder das moderne und
hocheffiziente Verfahren des Präzisionsblankpressens, mit dem sich in
kurzer Zeit hohe Stückzahlen herstellen lassen. Eine weitere Methode ist
die lithographische Strukturierung einzelner Optiken mit Hilfe eines
Lasers.

Optiken mit multifunktionalen Nanostrukturen zur Lichtlenkung und
-streuung

Im Forschungsprojekt »INTENSE« entwickelte ein Team des Fraunhofer IPT
gemeinsam mit Projektpartnern einen neuen Prozess zur Herstellung von
Optiken mit solchen Nanostrukturen für den Einsatz in
Lichtmanagementsystemen. Das Ergebnis am Ende des Projekts waren komplexen
Nanostrukturen, die gleich mehrere Funktionen, etwa Streuung bei
gleichzeitiger Lenkung, übernehmen können. Durch Spritzguss lassen sich
die Optiken auch kostengünstig und in Serie herstellen.

Die Forscherinnen und Forscher gingen in drei Schritten vor: Zunächst
erstellten sie mithilfe eines Simulations-Programms eine digitale
Nanostrukturvorlage. Mithilfe eines am Fraunhofer IPT weiterentwickelten
Algorithmus übersetzten sie diese digitale Masterstruktur in ein
sogenanntes Phasenbild. Auf Basis dieses Phasenbildes erstellten sie im
dritten Schritt mithilfe eines Spatial Light Modulators (SLM) eine reale
3D-Struktur.

Spatial Light Modulator (SLM) ermöglicht hochauflösendes Bild der
Nanostrukturen

Ein Spatial Light Modulator (SLM) ist eine spezielle Art der
Interferenzlithographie. Beide übertragen ein 3D-Phasenbild in reale
dreidimensionale Strukturen, indem ein Laserstrahl aufgespalten wird und
die Strahlen überlagert werden. Allerdings wird der Laserstrahl bei der
Interferenzlithographie nur wenige Male aufgespalten, womit sich vor allem
periodische Strukturen mit Strukturgrößen bis zu 100 Nanometer erzeugen
lassen.

Während bei der Interferenzlithographie nur wenige Phasenbilder realisiert
werden können, kann der SLM  durch die Vielzahl an Pixel ein nahezu
beliebiges Phasenbildes erzeugen, d.h. der Laser wird je nach Komplexität
des Bildes millionenfach geteilt. Die Überlagerung dieser vielen
Teilstrahlen sorgt für ein hochauflösendes Bild, mit dem sich selbst
hochkomplexe dreidimensionalen Strukturen erzeugen lassen. Beide Verfahren
haben den Vorteil, dass sich ganze Wafer auf einmal strukturieren lassen.
Dadurch kann die Herstellung deutlich beschleunigt werden, und Kosten
werden eingespart.

Strukturflächen zwischen einem Quadratmillimeter und einem
Quadratdezimeter möglich

Das Phasenbild wird in echte dreidimensionale Strukturen übertragen, indem
es mit dem SLM in die Oberfläche eines Polymers eingebracht wird. In ihrer
Testumgebung strukturierten die Forscherinnen und Forscher Flächen in der
Größe zwischen einem Quadratmillimeter und einem Quadratdezimeter.

Das Ergebnis waren Oberflächen mit kombinierten Nanostrukturen, die nun
für die Abformung in Spritzguss oder dem. Präzisionsblankpressen
eingesetzt werden können. »Durch die Kombination aus Blazegitter und
Diffusor konnten wir eine Kombination lichtmanipulierender Eigenschaften
erzielen«, sagt Projektleiterin Cornelia Rojacher. »Damit lassen sich nun
erstmals multifunktionale Oberflächen mit nur einem Herstellungsschritt
erzeugen.«

Auch die Kombination von SLM und klassischer

Interferenzlithographie konnten die Forscherinnen und Forscher erfolgreich
testen. »Die Kombination der Verfahren ist interessant, weil auf diese
Weise sowohl die kleinen Merkmalgrößen der Interferenzlithographie als
auch die Formflexibilität des SLM gleichzeitig genutzt werden können«,
erläutert Cornelia Rojacher.

Anwendung des SLM in der Biotechnologie und Medizin geplant

Nach den positiven Ergebnissen planen die Forscherinnen und Forscher, den
Einsatz des SLM weiter für die Optikherstellung zu optimieren. Denn mit
einer noch höheren Auflösung wird die Technologie auch für biologische
Anwendungen interessant, etwa zur Herstellung anti-bakterieller oder
mikrofluidischer Strukturen. Durch eine reduzierte Formabweichung sollen
die Strukturen noch kleiner und formgetreuer werden. Ein weiteres Ziel ist
es, das Verfahren auch auf gekrümmte Oberflächen abzubilden, um
beispielsweise Zellgerüste für die Differenzierung von Stammzellen
herzustellen.

Bei der Ursachenforschung zu der aktuellen Flutkatastrophe im Westen
Deutschlands sowie in den angrenzenden Ländern wird vor allem darüber
diskutiert, inwieweit menschgemachter Klimawandel und Flächenversiegelung
in den Einzugsgebieten die natürlichen Flutprozesse verstärkt. Prof. Dr.
Christoph Zielhofer, Physischer Geograph an der Universität Leipzig, sieht
allerdings noch eine andere Gefahr: Bei extremen Hochfluten spielen seiner
Ansicht nach die baulichen Veränderungen in den Flussauen eine große
Rolle. Dieser Aspekt komme in der Diskussion um die Ursachen der
Flutkatastrophen bisher zu kurz.

„Bei extremen Niederschlagsereignissen nimmt die Bedeutung der
Flächenversiegelung eher ab, da selbst offenporige Böden ab einem
bestimmten Punkt kein Wasser mehr aufnehmen können“, betont er. Auen sind
besonders dynamische Landschaften und Kernzonen des Kultur- und Naturerbes
Europas. Nicht nur in Deutschland, sondern weltweit sind Auen aber auch
Brennpunkte früher menschlicher Eingriffe in den Naturraum. Der Mensch
will Land gewinnen, Ressourcen nutzen und das Risiko etwa für Anwohner
minimieren. Deshalb hat er die mitteleuropäischen Auen wegen ihrer
außergewöhnlich großen Nutzungsmöglichkeiten radikal und grundlegend
verändert. „Diese menschliche Überprägung kann so stark sein, dass Auen
nicht mehr als solche erkennbar sind“, warnt Zielhofer. Einer seiner
Forschungsschwerpunkte ist das Wirkungsgefüge von Mensch und natürlichen
Prozessen in Auenlandschaften.

Stark betroffen von dieser Entwicklung sind Auenlandschaften in der Nähe
von Ballungsräumen und Industrieregionen und in Regionen mit Tagebau. So
werden die Überflutungsräume durch Deiche eingegrenzt, die Flussläufe
begradigt oder verlagert, und die Sande und Kiese der Auen abgebaut. Auch
der Braunkohle-Tagebau spielt bei der Verlagerung der Flussläufe eine
große Rolle. „Kommen mehrere dieser menschengemachten Faktoren in den Auen
zusammen, sind die natürlichen Abflussverhältnisse oft nicht mehr gegeben.
Extreme Hochfluten können dann selbst in den Auen von kleineren Flüssen
wie aktuell an der Erft zu großen Schäden führen“, so Christoph Zielhofer.

Am Fluss Erft kam es zu rückschreitender Erosion infolge der Flutung einer
Kiesgrube. „Je größerer die Höhenunterschiede in der Aue sind und je mehr
Wasser fließt, desto stärker wird die rückschreitende Erosion. In
natürlichen Auen kommen diese großen Höhenunterschiede so nicht vor“,
erläutert Prof. Zielhofer. Besonders skeptisch sieht er auch die
fortschreitende Bebauung der Auenlandschaften. Dadurch würden diese bei
extremen Hochwässern immer schadensanfälliger. „Flüsse haben ein langes
Gedächtnis. Bei extremen Hochflutereignissen finden sie häufig wieder
zurück in ihren früheren Flusslauf und durchbrechen menschengemachte
Barrieren. Ich glaube allerdings nicht, dass wir etwas erreichen, jetzt
nach Verantwortlichen vor Ort zu suchen. Vielmehr brauchen wir eine
gesellschaftliche Debatte über die nachhaltige Nutzung von Auen“, fordert
der Physische Geograph und Geomorphologe. Dabei müsse es darum gehen, wie
wir den Flüssen ihre natürlichen Überflutungsräume zurückgeben und den
menschlichen Nutzungsdruck auf die Auenlandschaften reduzieren können.

Prof. Christoph Zielhofers Forschungsschwerpunkt liegt auf dem Gebiet der
fluvialen Geomorphologie und dem Wirkungsgefüge von Mensch und natürlichen
Prozessen in Auenlandschaften. Aktuell leitet er mit gemeinsam mit
Forschenden der Universität Tübingen und der TU Darmstadt das
Schwerpunktprogramm 2361 „Auf dem Weg zur Fluvialen Anthroposphäre“ der
Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Kommunen spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels.
Viele von ihnen setzen dabei auf den so genannten "Klimanotstand". Mehr
als 70 Gemeinden in Deutschland haben ihn seit 2019 bereits ausgerufen.
Wie sich die Resolutionen juristisch auswirken, bleibt aber oft ungewiss.
Eine neue Kurzübersicht der Helmholtz-Klima-Initiative ordnet mögliche
rechtliche Konsequenzen ebenso ein wie den zu erwartenden Nutzen und
typische Inhalte der Entschließungen.

Viele kommunale Resolutionen zum Klimanotstand enthalten bereits konkrete
Beschlüsse für einen verbesserten Klimaschutz. Für Städte und Gemeinden
können die Entschließungen somit ein guter Anlass sein, um ihren eigenen
Weg zur Klimaneutralität zu beschreiten. Zu diesem Ergebnis kommen
Forscher des Climate Service Center Germany (GERICS) am Helmholtz-Zentrum
Hereon und der Universität Hamburg in einem neuen Papier für die
Helmholtz-Klima-Initiative.

Ein typischer Inhalt von Notstandsresolutionen hat den Forschern zufolge
das größte Potenzial, Veränderungen in den Gemeinden anzustoßen:
Zahlreiche Kommunen wollen künftig abschätzen, welche Folgen ihre
politischen Beschlüsse für das Klima haben können. „Auch wenn eine
Resolution zum Klimanotstand rechtlich eher eine Art politische
Selbstverpflichtung darstellt, greift es zu kurz, die Beschlüsse nur als
wirkungslose Symbolpolitik anzusehen“, sagt Markus Groth vom Climate
Service Center Germany (GERICS). Der Ökonom berät Kommunen zur
Klimapolitik und trifft bei Gemeinden immer wieder auf ein großes
Interesse am Ziel der Klimaneutralität und der Rolle von
Klimanotstandsbeschlüssen.

„Das Ausrufen des Klimanotstands kann ein guter Weg sein, um Menschen vor
Ort für den Klimaschutz zu mobilisieren“, sagt Groth.

Die neue Kurzübersicht der Helmholtz-Klima-Initiative soll Kommunen einen
ersten Überblick über Resolutionen zum Klimanotstand bieten. Neben
zentralen Inhalten von Klimanotstandsbeschlüssen werden grundlegende
Befugnisse von Gemeinden, mögliche rechtliche Wirkungen sowie relevante
strafrechtliche Aspekte betrachtet.

Die Veröffentlichung „Kommunaler Klimanotstand – Eine Kurzübersicht aus
rechtlicher Perspektive“ sowie eine Zusammenfassung der Kernaussagen sind
auf https://www.helmholtz-klima.de/ zu finden.