FRAG DICH - PREISTRÄGER - Schülerlabor ...
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PREISTRÄGER
54. Bundeswettbewerb
16.–19. Mai 2019 in Chemnitz
FRAG DICH.
54. Bundeswettbewerb 16.–19. Mai 2019 in Chemnitz Unter der Schirmherrschaft des Bundespräsidenten Veranstaltet von der Stiftung Jugend forscht e. V., Hamburg und dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz, Dresden, Leipzig, Wolfsburg, Zittau Mit freundlicher Unterstützung durch Premiumpartner Besondere Unterstützer Unterstützer
BUNDESSIEGE UND SONDERPREISE
PLATZIERUNGEN
FACHGEBIETSÜBERGREIFENDE SONDERPREISE NACH
BUNDESSIEGE FACHGEBIETEN
Seite 6 Seite 24
ARBEITSWELT FACHGEBIETSÜBERGREIFENDE
SONDERPREISE
Seite 8
Seite 38
BIOLOGIE
JUGEND FORSCHT SCHULE 2019
Seite 10
Seite 38
CHEMIE
IMPRESSUM
Seite 12
Seite 39
GEO- UND RAUM-
WISSENSCHAFTEN
Seite 14
MATHEMATIK / INFORMATIK
Seite 16
PHYSIK
Seite 18
TECHNIK
Seite 20
FRAG
FRAG DICH.
DICH
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BUNDESSIEGE UND
PLATZIERUNGEN
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Preis für eine außergewöhnliche
Arbeit | 3.000 €
Bundespräsident
Frank-Walter Steinmeier
2
Baden-Württemberg
Jakob Rehberger (17), Laupheim
Jonas Münz (16), Laupheim
Kilian-von-Steiner-Schule Laupheim
Schülerforschungszentrum
Südwürttemberg, Ulm
FEINSCHLIFF AN DER
KNOCHENSCHRAUBE
Laudatio ultraTEC – und der Grat ist weg! Laudatio
Die Jury beeindruckte insbesondere, wie Beim Aufbau ihres Modellsystems bewie-
die beiden Jungforscher auch schwierigs- sen die Jungforscher experimentelles Ge-
ten Problemen nachgegangen sind, die vor- schick und ein Gefühl für die angemessene
her als unlösbar galten. Sie stellten sich den Knochenimplantate aus Titan haben winzige Vereinfachung eines analytisch schwer er-
gefundenen Phänomenen, die sie anfangs Bohrungen und Poren, deren scharfe Kanten fassbaren Phänomens. So gelang eine Mo-
nicht verstanden hatten, und recherchierten vor dem operativen Einsetzen sauber ent- dellbildung durch systematische Variation
so lange, bis sie eine schlüssige Erklärung fernt werden müssen. Bei vielen in der In- von Fahrzeugmasse und Geschwindigkeit.
fanden. Dadurch konnten sie ein etabliertes dustrie gängigen Verfahren des Entgratens Ihr Forschungsprojekt steht beispielhaft für
Verfahren deutlich verbessern. bleiben Kleinstpartikel oder Verunreinigun- die experimentalphysikalische Annäherung
gen zurück, die in den Körper des Patienten und Erschließung eines komplexen Alltags-
gelangen können. Jakob Rehberger und Jo- problems.
nas Münz fanden eine Lösung für dieses Pro-
blem. Sie entwickelten eine Maschine, die die
scharfen Kanten von Knochenschrauben mit
Ultraschallwellen entfernt. Die Jungforscher
testeten verschiedene Lösemittel, Tempe-
raturen, Einstrahlwinkel wie auch Bestrah-
lungszeiten und analysierten die entgrate-
ten Schrauben auf Rückstände und Keime.
Ergebnis ihrer Forschungsarbeit ist eine voll-
automatische, einsatzbereite Ultraschall-Ma-
schine, die sauber entgratete und keimfreie
Implantate liefert.
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FACHGEBIETSÜBERGREIFENDE
BUNDESSIEGE
Preis für die originellste Preis für die beste interdisziplinäre
Arbeit | 3.000 € Arbeit | 3.000 €
Bundeskanzlerin Bundesministerin für Bildung
Dr. Angela Merkel und Forschung
Anja Karliczek, MdB
Preis für die Verknüpfung von Theorie mit
chemischer Praxis | 1.000 €
Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V.
86 47
Nordrhein-Westfalen Thüringen
Anton Fehnker (17), Münster Milena Wiegand (18), Erfurt
Simon Raschke (17), Münster Max Asenow (18), Bad Berka
Tina Munkewitz (18), Eisenach
Gymnasium St. Mauritz, Münster
Albert-Schweitzer-Gymnasium Erfurt
Institut für Organische Chemie,
Friedrich-Schiller-Universität Jena
KOMPLEXE EIWEISSE, DIE LEUCHTEN
STRASSENSCHÄDEN
Wie bekommen Straßen Sixpacks? Experi- Laudatio Textmarker für Proteine – Synthese neuer
mentelle Untersuchung von Rippeln im Sand Die Jury beeindruckte besonders, dass die Thiazolderivate für die Fluoreszenzmikro-
Jungforscher nicht nur eine interessante ei- skopie
gene Problemstellung entwickelten, son-
Das kennen sowohl Auto- als auch Radfah- dern im Verlauf ihrer Forschungsarbeit das Mithilfe fluoreszierender Farbstoffe können
rer: Auf manchen Straßen haben sich im Lau- Potenzial der neuen Farbstoffe erkannten. lebenswichtige Proteine in Zellen markiert
fe der Zeit kleine Rippeln gebildet, die ins- Im Team brachte jeder seine Stärken ein, so- und deren Stoffwechsel so sichtbar gemacht
besondere beim Bremsen ein unangenehmes dass die Jungforscher in einer besonders in- werden. Milena Wiegand, Max Asenow und
Rütteln verursachen können. Doch wie kom- terdisziplinären Weise ein exzellentes Ge- Tina Munkewitz synthetisierten zwei neue
men diese Rippelmuster eigentlich zustan- samtergebnis erzielten. Fluoreszenzfarbstoffe – Mataoblau I und Ma-
de? Um das herauszufinden, konzipierten taoblau II. Mit diesen färbten sie Bakterien,
Anton Fehnker und Simon Raschke ein un- Krebszellen und pflanzliche Proben. Unter
gewöhnliches Experiment: Sie ließen ein Rad, dem Fluoreszenzmikroskop konnten sie se-
angetrieben von einem Scheibenwischermo- hen, dass in den verschiedenen Zelltypen
tor, auf einer mit Sand gefüllten Wanne für unterschiedliche Eiweißstoffe blau markiert
längere Zeit im Kreis herumfahren. Dabei wurden: In den Bakterien sammelten sich die
stellten sie fest: Bereits nach kurzer Zeit be- Farbstoffe an den Zellpolen, bei den Krebs-
gann das Rad zu hoppeln – denn auf der an- zellen im Bereich um den Kern. Die Auswer-
fangs ebenen Sandoberfläche hatten sich die tung der Analysedaten war schwieriger als
ersten Rippel gebildet. Die detaillierte Ana- erwartet. Die Jungforscher entwickelten da-
lyse der Messungen zeigte, dass die Rippel- her eine Software, mit der sich die Daten
bildung nicht linear verläuft, also überaus schneller und einfacher verarbeiten lassen.
komplexen, chaotischen Gesetzmäßigkeiten
folgt.
7
Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis Arbeitswelt | 2.000 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales Bundesminister für Arbeit und Soziales
Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB
11 8
Rheinland-Pfalz Hessen
Tara Moghiseh (17), Kaiserslautern Aaron Schlitt (17), Kaufungen
Staatliches Heinrich-Heine-Gymnasium,
Kaiserslautern SchülerForschungsZentrum Nordhessen,
Kassel
KI IM KREBSLABOR SICHERER ONLINE-
ZUGANG AUF KNOPFDRUCK
Laudatio CELLnet: automatisierte cryptStick – Sicherheit zum Mitnehmen
Die Jury beeindruckte insbesondere, dass Leukozytendifferenzierung für die
die Jungforscherin eine sehr große Menge Leukämiediagnostik mit KI
medizinischer Daten selbstständig aufberei-
tet hat und tief in die Funktionsweise neuro- Bei Leukämiekranken müssen die weißen Sie sind für viele lästig und werden dauernd
naler Netze eindrang. Mit großer Beharrlich- Blutkörperchen regelmäßig untersucht wer- vergessen, doch ohne Passwörter geht bei-
keit optimierte sie die Vorhersagekraft des den. Das ist teuer und benötigt viel Zeit. Tara nahe nichts mehr in der Welt der Online-
Netzes stetig. Ihre Forschungsarbeit kann Moghiseh ist überzeugt, dass sich diese Ana- kommunikation. Trotzdem schützt selbst ein
im medizinischen Alltag dazu beitragen, lysen mithilfe künstlicher Intelligenz schnel- verantwortungsvoller Umgang mit Kennwör-
dass akute Leukämien früh erkannt und so- ler und günstiger erstellen lassen, ohne tern den Nutzer nicht vor gelegentlichem Da-
mit die Chancen auf Heilung erhöht werden. dabei an Genauigkeit einzubüßen. Die Jung- tenverlust oder -missbrauch. Denn viele Pro-
forscherin programmierte Algorithmen, die gramme speichern Passwörter im Klartext,
verschiedene Typen weißer Blutkörperchen sodass sie durch sogenannte Phishing-Mails
anhand bestimmter Merkmale erkennen und ausgelesen werden können. Die Entwick-
das so Gelernte anschließend auf unbekann- lung von Aaron Schlitt schließt diese Sicher-
te Blutproben übertragen. Ihr Leukozyten- heitslücke. Der Jungforscher konzipierte eine
klassifikator kann die fünf Haupttypen der kryptografische Lösung zur Authentifizie-
Blutkörperchen mit einer Genauigkeit von rung, die anhand eines Zwei-Faktor-Verfah-
etwa 98 Prozent unterscheiden und auszäh- rens über ein Smartphone abgesichert wird.
len. Für eine maximale Zuverlässigkeit benö- Sein cryptStick ist wenig größer als ein USB-
tigt das selbstlernende, neuronale Netzwerk Stick und ermöglicht eine komfortable An-
allerdings noch weitaus mehr Blutproben meldung mit einem simplen Tastendruck –
zum Trainieren. und ohne Passwort.
8
BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
ARBEITSWELT
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales Bundesminister für Arbeit und Soziales Bundesminister für Arbeit und Soziales
Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet „Gute Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Prävention und Rehabilitation“ | 1.000 € Technik | 1.000 € Umwelttechnik | 1.500 €
Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. Heinz und Gisela Friederichs Stiftung Deutsche Bundesstiftung Umwelt
3 10 1
Bayern Nordrhein-Westfalen Baden-Württemberg
Gerold Kiefl (12), Straubing Felix Röwekämper (22), Ibbenbüren Antonia Münchenbach (17), Emmendingen
Anna Kiefl (12), Straubing St. Ursula Gymnasium, Freiburg
Felix Kiefl (16), Straubing
aluMINTzium, Emmendingen
Ludwigsgymnasium Straubing
SICHERHEIT FÜR SAUBER AUCH IN DEN ECKEN KREIDESTAUB
DARMPATIENTEN IM KLASSENZIMMER
Stoma-Warner Anpassungsfähige Staubsauger-Bodendüse Indoor-Feinstaub-Projekt
Wenn sich die Befestigung eines künstlichen Felix Röwekämper störte, dass er beim Wer sein Abitur macht, hat zuvor mehre-
Dünndarmausgangs vom Körper löst, kommt Staubsaugen regelmäßig die Möbel verrü- re Tausend Stunden in Klassenzimmern ver-
es durch den sehr flüssigen Stuhl zu unange- cken musste, um auch in alle Ecken zu ge- bracht. Was vielen Schulabgängern nicht
nehmen Verschmutzungen. Besonders wäh- langen. Abhilfe schafft hier künftig seine klar sein dürfte: In diesen Jahren waren sie
rend des Schlafs können die Auswirkungen neue flexible Bodendüse. Sie verfügt über mit erheblichen Mengen an Feinstaub kon-
eines solchen Vorfalls erheblich sein. Ge- zwei schwenkbare Saugteile, die sich an en- frontiert, der jedes Mal beim Trockenwischen
rold, Anna und Felix Kiefl entwickelten ei- gen Stellen bis zu einem Viertel ihrer Ur- der Tafel entsteht. Antonia Münchenbach
nen Ring-Feuchtigkeitssensor mit entspre- sprungsbreite einklappen lassen, ohne dass stellte in zwei unterschiedlichen Klassen-
chender Elektronik, der am Darmausgang Saugkraft verloren geht. Der Jungforscher räumen 48 selbst gebaute Messboxen auf
auf der Haut angebracht wird und den Trä- konstruierte zunächst am Computer ein drei- und wertete die Daten dreidimensional aus.
ger bei Austritt von Flüssigkeit alarmiert. Im dimensionales Modell und druckte die Kunst- Sie stellte fest, dass die Feinstaubbelastung
Tag-Modus erfolgt dies diskret per Vibration, stoffteile dann am 3-D-Drucker aus. Knifflig für Lehrer und die Schüler in den vorderen
im Nacht-Modus wird die betroffene Person war die Rückführung der beiden Schwenkar- Reihen besonders hoch ist. In den hinteren
durch ein schrilles Signal geweckt. Die Jung- me in die Ausgangsstellung. Dieses Problem Reihen dagegen ist sie zeitlich kürzer und
forscher arbeiteten das komplette System wird bei seinem Prototyp durch je zwei Zug- schwächer. Obwohl Gips und Magnesiumoxid
in eine textile Bauchbinde ein, die unter der federn gelöst, die vom Grundkörper entlang aus Tafelkreide ungefährlich sind, empfiehlt
Kleidung unsichtbar getragen werden kann. der Saugteile gespannt sind. Der neue Sau- die Jungforscherin Feinstaubampeln, die bei
Sie ermöglicht den Patienten ein unbefange- ger entfernt ausgestreutes Konfetti selbst in hoher Belastung Alarm schlagen. Auf jeden
neres Leben in der Öffentlichkeit. schwer zugänglichen Ecken. Fall sollte regelmäßig und ausgiebig gelüftet
werden.
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Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
Forschungszentren mit Unterstützung Forschungszentren mit Unterstützung
des Helmholtz-Zentrums für des Helmholtz-Zentrums für
Umweltforschung – UFZ Umweltforschung – UFZ
15 16
Baden-Württemberg Bayern
Tobias Stadelmann (19), Biberach David Haney (15), Kettershausen
Universität Heidelberg Dominik Kanzler (15), Thannhausen
Leon Stadelmann (17), Biberach Michael Merk (16), Nettershausen
Marta-Schanzenbach-Gymnasium
Gengenbach Simpert-Kraemer-Gymnasium,
Krumbach (Schwaben)
Xenoplex Schülerforschungszentrum
Gengenbach, Ohlsbach
HEILUNG DURCH ZERSCHNITTENE WENN PFLANZEN ROT WERDEN
BOTENSTOFFE?
Laudatio DNAzyme als neuer Ansatz zur Regulierung Die Rotfärbung an Blättern des Stinkenden
Die selbstständige und strukturierte Heran- von PAD4 bei der Entstehung von Rheuma Storchschnabels – eine Ursachenforschung
gehensweise der beiden Jungforscher beein-
druckte die Jury sehr. Auf ihrem Weg ließen
sie sich nicht von Fehlschlägen entmutigen. Das Protein PAD4 steht im Verdacht, eine Der Stinkende Storchschnabel besitzt gefie-
Durch großes organisatorisches Geschick Schlüsselrolle bei der Entstehung von rheu- derte Blättchen, die oft nicht grün, sondern
setzten sie anspruchsvolle gentechnische matoider Arthritis zu spielen. DNAzyme wie- rot sind. David Haney, Dominik Kanzler und
und molekularbiologische Methoden erfolg- derum sind dafür bekannt, die Synthese von Michael Merk fanden heraus, welche Funkti-
reich ein. Damit leisteten sie im interdiszipli- Proteinen zu hemmen. Tobias und Leon Sta- on die Rotfärbung hat: Sie schützt die Pflanze
nären Forschungsgebiet der Lebenswissen- delmann synthetisierten 164 verschiedene vor zu starker Sonneneinstrahlung, wenn der
schaften einen bemerkenswert zeitgemäßen dieser einzelsträngigen DNA-Moleküle. Im Fotosyntheseapparat überlastet ist. Die Pig-
Beitrag. Labor untersuchten sie, ob diese die als Bo- mente, Anthozyane genannt, fangen schäd-
tenstoff dienende mRNA so schneiden kön- liche freie Radikale ab, die durch zu viel UV-
nen, dass die Biosynthese des vermutlich Licht in der Zelle entstehen. Die Jungforscher
schädlichen Proteins verhindert wird. Bei verglichen verschiedene Standorte des Stin-
knapp der Hälfte der untersuchten DNAzyme kenden Storchschnabels in ihrer Heimatregi-
stellten die Jungforscher eine Schneidereak- on, setzten Jungpflanzen Sonne und Trocken-
tion fest, 14 Varianten machten sogar mehr heit aus und analysierten Zusammensetzung
als 80 Prozent des Botenstoffs unschädlich. und Konzentration der Anthozyane mikros-
Nun gibt es Hoffnung, dass DNAzyme sich kopisch wie auch chromatografisch. Nach ih-
auch in Zellkulturversuchen als wirksamer ren Experimenten können sie ausschließen,
gegen PAD4 erweisen könnten als die be- dass die Rotfärbung eine Alterserscheinung
kannten PAD4-Hemmer. ist oder vor Austrocknung schützt.
10BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
BIOLOGIE
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
Forschungszentren mit Unterstützung Forschungszentren mit Unterstützung Forschungszentren mit Unterstützung
des Helmholtz-Zentrums für des Helmholtz-Zentrums für des Helmholtz-Zentrums für
Umweltforschung – UFZ Umweltforschung – UFZ Umweltforschung – UFZ
Preis für eine Arbeit zum Thema
„Erneuerbare Energien“ | 1.500 €
Bundesminister für Wirtschaft und Energie
Peter Altmaier, MdB
20 21 33
Brandenburg Brandenburg Schleswig-Holstein
Janika Müller (18), Potsdam Marik Müller (15), Potsdam Silas Caspersen (18), Norstedt
Hermann-von-Helmholtz-Gymnasium, Hermann-von-Helmholtz-Gymnasium, Pete Labetzsch (18), Husum
Potsdam Potsdam
Theodor-Storm-Schule Husum
Universität Potsdam Universität Potsdam
SCHNELLTEST FÜR LABORABFALL WIRD BIOMÜLL GIBT GAS
ALLERGIKER ENTSCHÄRFT
Extraktion und Detektion von Gluten in Inaktivierung des Antibiotikums Kleine Hausbiogasanlage: der bessere
Lebensmitteln Chloramphenicol Komposter!
Menschen, die auf Gluten in Lebensmitteln Das Antibiotikum Chloramphenicol wird von Silas Caspersen und Pete Labetzsch leben
allergisch reagieren, sind in ihrer Ernährung Biotechnologen im Labor zur Unterschei- auf dem Land und sind daher vertraut mit
stark eingeschränkt. Die Unsicherheit, ob dung von Bakterien verwendet. Allerdings dem Thema „Biogasanlagen“. Da die gängigen
das Klebereiweiß in Gerichten enthalten ist, ist es im Laborabfall selbst nach einer Hit- Großanlagen nicht für den Privatgebrauch
die sie nicht selbst zubereitet haben, erfor- zebehandlung noch aktiv und kann so in die geeignet sind, bauten die Jungforscher einen
dert von den Betroffenen ein hohes Maß an Umwelt gelangen. Marik Müller untersuch- beheizbaren Kleinreaktor, der häuslichen
Zurückhaltung. Helfen kann hier ein Gluten- te, ob das Antibiotikum durch ein Enzym, die Biomüll und Gartenabfälle in energiereiches
test. Doch der Nachweis mit gekauften An- Cm-Hydrolase, entschärft werden kann. Er Methangas verwandelt. Knifflig dabei war
tikörpern funktioniert schlecht, wie Janika stellte das Enzym in einer genetisch verbes- die richtige Zubereitung der Biomasse, die
Müller feststellen musste. Daher entwickelte serten Variante in E. coli-Bakterien her und homogenisiert und mit Gülle verdünnt wer-
sie ein eigenes Verfahren, indem sie ein Mo- isolierte es. Bei Zugabe des hydrolasehalti- den muss. Die beiden stellten fest, dass die
lekül synthetisierte, das einem Antikörper gen Extrakts zu nicht resistenten Bakterien Mikroorganismen im Kleinreaktor besonders
ähnlich ist, aber über bessere Eigenschaften war deren Wachstum minimal verlangsamt. Äpfel und Rasenschnitt gut verwerten kön-
verfügt. Bringt man dieses auf einer Mess- Daraus schließt der Jungforscher, dass sein nen. Ihr Prototyp, davon sind sie überzeugt,
spitze auf, sind einfache und kostengünstige Enzym das Chloramphenicol effizient spal- wäre auch für Entwicklungsländer interes-
Tests möglich, zumal die Spitze sogar mehre- tet. Da man für diese Spaltung keine anderen sant, weil er an die Umgebungstemperatur
re Proben hintereinander analysieren kann. Hilfsmoleküle, sondern nur Wasser benötigt, angepasst werden kann und sauberes Gas
So könnte das Projekt der Jungforscherin wäre das Enzym als Zusatz zu Laborabfällen beispielsweise zum Kochen liefert.
den Weg für einen alltagstauglichen Glu- geeignet.
ten-Schnelltest bereiten.
11Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband Fonds der Chemischen Industrie im Verband
der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V.
Sonderpreis – Einladung zum European
Union Contest for Young Scientists
European Commission
Europa-Preis für Teilnehmer am European
Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
36 42
Bayern Rheinland-Pfalz
Paul Kunisch (17), Großostheim Darius Fenner (17), Mainz
Thomas Derra (16), Aschaffenburg Otto-Schott-Gymnasium Mainz-Gonsenheim
Friedrich-Dessauer-Gymnasium,
Aschaffenburg
MIT SAUGKRAFT GEGEN WENN MOLEKÜLE
ÖLVERSCHMUTZUNG PENDELN
Laudatio Die ASA-Therapie zur Bekämpfung der Ölpest Oszillierende Safranin-Reaktion:
Die Jungforscher überzeugten die Jury durch Untersuchung zur Dynamik
die erfolgreiche Entwicklung einer einfa-
chen und cleveren Problemlösung. Durch
Einsatz kostengünstigster Mittel trieben sie Bei einer Ölpest ist guter Rat teuer. Her- Bei oszillierenden chemischen Reaktionen
den Prozess anhand eigener Beobachtungen kömmliche Bindemittel können Rohöl zwar bilden Moleküle Muster aus, die dann zum ei-
bis zu einer ersten Vision der Anwendung an ihrer Oberfläche aufnehmen, sind aber nen verschwinden, zum anderen jedoch im-
konsequent voran, wobei sie die Wissen- teuer und in ihrer Wirkung begrenzt. Paul mer wieder neu entstehen. Darius Fenner
schaftlichkeit stets im Blick behielten. Kunisch und Thomas Derra sind besseren Ab- wollte in seinem Forschungsprojekt heraus-
sorbern auf der Spur. Sie imprägnierten Zell- finden, wie diese spontan geordneten Struk-
stoff, Baumwolle, Sägespäne und Vliese mit turen entstehen. Er experimentierte mit dem
dem Leimungsmittel ASA aus der Industrie, roten Farbstoff Safranin, der mit Hydroxy-
das in seiner Struktur bekannten Ölbindern aceton Muster bildet, die einem Netz von
ähnelt. Mit diesem wird normalerweise Pa- Blutgefäßen ähneln. Der Jungforscher ließ
pier behandelt, das wasserabweisend sein die Reaktion bei verschiedenen Bedingungen
soll. Die Experimente der Jungforscher wa- ablaufen und filmte sie mit dem Mobiltele-
ren erfolgreich: Ihre ASA-imprägnierten Sä- fon. Bei der Analyse der Aufnahmen mithilfe
gespäne, Cellulose-Fasergranulate und Vlie- eines selbst geschriebenen Computerpro-
se sind günstig und haben sogar eine höhere gramms zeigte sich, dass die entstehenden
Saugkraft als käufliche Mittel. Chromatogra- Bilder stark von der Umgebungstemperatur
fische Messungen zeigten, dass die neuen beeinflusst werden und diese ähnlich oszil-
Absorber nicht nur Rohöl, sondern auch Koh- lieren wie unser Herzschlag oder bestimmte
lenwasserstoffe aus tieferen Wasserschich- Wetterdaten.
ten entfernen.
12BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
CHEMIE
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband Fonds der Chemischen Industrie im Verband Fonds der Chemischen Industrie im Verband
der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V.
Preis für eine Arbeit zum Thema Preis für eine Arbeit zum Thema Sonderpreis – Einladung zum London
„Nachwachsende Rohstoffe“ | 1.500 € „Klimaschutz“ | 1.500 € International Youth Science Forum
Bundesministerin für Ernährung Bundesministerin für Umwelt, Naturschutz Ernst A. C. Lange-Stiftung
und Landwirtschaft und nukleare Sicherheit
Julia Klöckner Svenja Schulze
43 45 37
Sachsen Schleswig-Holstein Berlin
Fritz Henke (18), Markersdorf Hagen Carstensen (18), Viol Florian Krebs (17), Berlin
Joliot-Curie-Gymnasium, Görlitz Jasper Nickelsen (17), Bredstedt Anna-Noemi Lotz (17), Berlin
Lars Ebel (18), Mildstedt
Romain-Rolland-Gymnasium, Berlin
Hermann-Tast-Schule Husum
BIOREINIGER FÜR ENERGIEWENDE IM BLICK CLEVERES STROMSPEICHERN
TEXTILABWÄSSER
Chitosan – BioPolyMeer zur Biogasreaktor als Redox-Flow-Batterie Solare Wasserstoffgewinnung – Energie für
Farbstoffadsorption die Zukunft?
Chitosan, das sich beispielsweise aus Garne- Für eine erfolgreiche Realisierung der Ener- Wenn die Sonne stark scheint, entsteht zu-
lenschalen gewinnen lässt, ist ein günstiges giewende in Deutschland fehlen immer noch meist mehr Solarstrom, als benötigt wird. Die
Mittel zur Reinigung von umweltbelastenden geeignete Stromspeicher. Hagen Carstensen, Frage, wie man überschüssige Elektrizität
Textilabwässern. Davon ist Fritz Henke über- Jasper Nickelsen und Lars Ebel kamen da- am besten speichert, ist bis heute ungeklärt.
zeugt. Der Jungforscher modifizierte das Chi- her auf die Idee, es der Natur nachzumachen: Florian Krebs und Anna-Noemi Lotz hatten
tosan zunächst chemisch, woraufhin er zwei Wenn Biomüll vergärt, laufen chemische Re- die Idee, dafür eine Kombination von Solar-
Formen erhielt – ein zähes Gel sowie kleine, dox-Prozesse ab, bei denen Elektronen trans- und Elektrolysezelle zu entwickeln. In einem
feste Perlen. Beiden setzte er den Azofarb- portiert werden. Es fließt also Strom. Die drei solchen Modul könnte der Strom direkt dazu
stoff Allurarot AC zu und beobachtete mit Jungforscher konstruierten ein beheizbares verwendet werden, um aus Wasser energie-
spektroskopischen Methoden, unter welchen Glasgefäß mit Rührer, Gasuhr, Stromsensor reichen Wasserstoff abzuspalten, der sich
Bedingungen die Farbe am besten adsorbiert und Mikrocontrollersteuerung. Mithilfe von dann leichter speichern lässt. Die beiden tes-
wurde. Da das Gel in Wasser aufquillt und Bakterien aus dem Wattenmeer vergoren sie teten verschiedene Materialien für die wich-
seine Oberfläche vergrößert, konnte es deut- darin Maisgrieß und grünen Tee. Ihre Klein- tigsten Bauteile der Kombi-Zelle: Elektroden,
lich mehr Allurarot aufnehmen als die Perlen. anlage erzeugte so über einen längeren Zeit- Katalysatoren und Dichtungen. Die notwen-
Darüber hinaus ist ein saurer pH-Wert für die raum Spannung und Strom. Mit diesem Er- digen Kunststoffelemente stellten sie mit ei-
Adsorption wichtig. Bei Zugabe von verdünn- gebnis erbrachten sie den Nachweis, dass nem 3-D-Drucker her. Ihr Prototyp kann tat-
ter Natronlauge desorbiert der Farbstoff wie- ein Bioreaktor wie ein günstiger und umwelt- sächlich Wasserstoff erzeugen, allerdings
der, sodass der biologische Reiniger erneut freundlicher Akku funktionieren kann. reicht die Stabilität der Elektroden für einen
eingesetzt werden kann. längeren Einsatz noch nicht aus.
13Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
stern stern
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet Preis für eine originelle Arbeit auf
der Astronomie | 500 € dem Gebiet der Geologie | 500 €
Astronomische Gesellschaft e. V. Deutsche Geologische Gesellschaft –
Geologische Vereinigung e. V. (DGGV)
51 50
Niedersachsen Hessen
Till Felix Weismann (17), Hildesheim Leon Kausch (20), Lohfelden
Mohamad Al Farhan (20), Harsum Leon Nitsche (16), Kassel
Moritz Grumann (18), Witzenhausen
Bischöfliches Gymnasium Josephinum,
Hildesheim SchülerForschungsZentrum Nordhessen,
Kassel
LEUCHTENDE MILCHSTRASSE IM HÖHLE MIT
STERNBILD SCHILD GEHEIMNISSEN
Laudatio Strukturuntersuchung der Scutum-Wolke Karstgewässeruntersuchung mittels selbst
Die Jury beeindruckte besonders die klare bezüglich ihrer Helligkeit entwickelter Methoden am Beispiel der
und nachvollziehbare Darstellung der Me- Križna Jama
thodik und Argumentation der Jungforscher.
Verschiedene, zum Teil sehr aufwendige Wenn ein Teil des Sternenhimmels besonders Höhlen sind äußerst empfindliche Lebens-
Analysetechniken der Daten führten die bei- hell ist, kann das verschiedene Ursachen ha- räume für seltene Organismen und unterlie-
den zu einer schlüssigen Interpretation der ben. Möglich ist eine hohe Sternendichte, gen daher einem besonderen Schutz. Leon
Scutum-Wolke. oder aber eine im Vergleich geringere Men- Kausch, Leon Nitsche und Moritz Grumann
ge interstellaren Staubs verschluckt in die- wollten den Geheimnissen der Karsthöhle
sem Sektor das Licht der dahinterliegenden Križna Jama auf den Grund gehen. Eine Ur-
Himmelskörper. Till Felix Weismann und Mo- laubsreise nach Slowenien hatte ihren For-
hamad Al Farhan wollten vor diesem Hinter- schergeist geweckt. Welche Mikroorganis-
grund wissen, was es mit der sogenannten men beherbergt die Höhle? Funktioniert
Schildwolke, der hellsten Region der Milch- der Höhlenschutz trotz Tourismus? Um die-
straße auf sich hat. Anhand von Sterndaten se Fragen zu beantworten, entwickelten die
wiesen sie nach, dass dort vermutlich in einer Jungforscher ein kleines Forschungsboot mit
Entfernung von 6 000 Lichtjahren ein Spiral- Luftpropellerantrieb, mit dem sie vollauto-
arm – also eine Spiralgalaxie – der Milchstra- matisiert Wasserproben entnehmen konn-
ße existiert. Da zudem keine großen Dunkel- ten. Ihre Analysen zeigten keine negativen
wolken feststellbar sind, erreicht aus diesem Einflüsse durch eine behutsame touristische
Bereich viel Licht die Erde. Die Ergebnisse Nutzung. Im Übrigen geben sie Anlass zu der
der Jungforscher tragen zum weiteren Ver- Vermutung, dass ein weiterer, bislang unbe-
ständnis des Aufbaus unserer Galaxie bei. kannter und nährstoffreicher Wasserzufluss
zur Höhle existiert.
14BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
GEO- UND RAUMWISSENSCHAFTEN
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
stern stern stern
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Geographie | 1.000 €
Deutsche Gesellschaft für
Geographie e. V. (DGfG)
52 55 48
Nordrhein-Westfalen Sachsen Bayern
Juliane Neußer (17), Wuppertal Ricardo Reinke (18), Dresden Jonas Köhler (16), Kleinostheim
Moritz van Eimern (18), Wuppertal Martin-Andersen-Nexö-Gymnasium, Hanns-Seidel-Gymnasium Hösbach
Dresden
Carl-Fuhlrott-Gymnasium, Wuppertal
HIMMLISCHE SONNENFORSCHUNG MIT DEM SATELLITENBLICK AUF
PARTIKELSTRÖME FOTOAPPARAT DIE ÖKOVIELFALT
Spektroskopische Vermessung der LBV- Grenzen und Möglichkeiten der Analyse von oben – Analyse der Biodiversität
Sterne Deneb und P Cygni Analyse von Sternenspektren mit einer des Spessarts anhand von Baumart und -alter
Spiegelreflexkamera
Himmelskörper aus der seltenen Klasse der Mit einer guten Spiegelreflexkamera lässt Der Hochspessart wurde als möglicher Nati-
Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen Ster- sich die Rotationsgeschwindigkeit der Son- onalpark diskutiert. Jonas Köhler wollte da-
ne sind durch stark variierende Sternwin- ne ermitteln, wie Ricardo Reinke in seinem her wissen, wie es um die ökologische Viel-
de gekennzeichnet. Darunter versteht man Forschungsprojekt zeigte. Er fotografierte falt des dortigen Waldes steht. Dazu glich er
einen von den Sternen ausgehenden Parti- den leuchtenden Himmelskörper und analy- Satellitenbilder mit Feldbeobachtungen ab
kelstrom, der zum Beispiel durch Eruptio- sierte anhand der Fotos die Farbspektren an und konnte so ein System entwickeln, das
nen hervorgerufen wird. Juliane Neußer und den beiden Rändern der sichtbaren Sonnen- für jeden einzelnen Bildpunkt Rückschlüsse
Moritz van Eimern spektroskopierten an der scheibe. Da sich die eine Seite durch die Rota- auf Alter und Art der dort wachsenden Bäu-
Sternwarte ihrer Schule mehrfach zwei aus- tion der Sonne auf den irdischen Betrachter me erlaubt. Anschließend definierte er einen
gewählte Sterne, um die Geschwindigkeiten zubewegt, die andere Seite dagegen von ihm Biodiversitätsindex, der sich für jeden Ras-
der Sternwinde zu ermitteln. Für Deneb im weg, tritt der sogenannte Dopplereffekt auf: terpunkt durch einen Vergleich mit der an-
Sternbild Schwan ergaben sich stark variie- Die Lichtspektren an beiden Seiten unter- grenzenden Vegetation ergibt. In der Ge-
rende Geschwindigkeiten zwischen 65 und scheiden sich etwas. Daraus errechnete der samtbetrachtung des Spessarts zeigte sich,
125 Kilometern pro Sekunde, während der Jungforscher eine Rotationsgeschwindigkeit, dass ein hochdiverser Wald recht selten ist,
zweite beobachtete Stern im selben Stern- die dem bekannten Wert der Sonne recht nah die Naturschutzgebiete jedoch überdurch-
bild, P Cygni, auf vergleichsweise konstan- kommt. So konnte er vorführen, was mit kon- schnittliche Werte erreichen. Der Jungfor-
te 193 Kilometer pro Sekunde kam. Diese Er- ventioneller Technik in der Astronomie mög- scher ist überzeugt, dass sein Konzept auf
gebnisse können helfen, die Sternwinde und lich ist. Wo die handelsübliche Kamera an andere Regionen übertragbar ist und helfen
die Eigenarten der betreffenden Himmels- Grenzen stößt, nutzte er dann eine gekühl- kann, deren ökologische Vielfalt zu bewerten
körper noch besser zu verstehen. te Astrokamera.
15Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V.
Sonderpreis – Einladung zum European
Union Contest for Young Scientists
European Commission
Europa-Preis für Teilnehmer am European
Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
67 70
Niedersachsen Rheinland-Pfalz
Constantin Tilman Schott (16), Holzminden Ferdinand Krämer (20), Weitersburg
Paul-Gerhardt-Schule Dassel Stabilus GmbH, Koblenz
Klara Krämer (18), Weitersburg
Privates Johannes-Gymnasium, Lahnstein
AUF DEN PUNKT GEBRACHT ALTERNATIVE FÜR ALEXA
Laudatio Einsatz von Methoden künstlicher Intelligenz TIANE – ein offener Smart-Home-
Die Jury überzeugte insbesondere, dass der in der kephalometrischen Röntgendiagnostik Sprachassistent
Jungforscher nicht nur gängige Fachlite-
ratur nutzte, sondern sich systematisch in
das Forschungsgebiet einarbeitete. Er tes- Bisweilen müssen Mediziner den Schädel ei- Digitale Assistenten wie Alexa oder Siri kön-
tete viele Varianten, modifizierte die Topolo- nes Patienten genau vermessen, etwa für nen den Alltag erleichtern. Auf Zuruf spie-
gie des neuronalen Netzes und schuf damit chirurgische Eingriffe am Kiefer. Zu diesem len sie einen bestimmten Musiktitel ab oder
eine neuartige und hochwertige Lösung des Zweck fertigen sie Röntgenbilder des Kopfes dimmen das Licht im Wohnzimmer. Aller-
Problems. an. Früher wurden diese Aufnahmen zumeist dings mehren sich die Bedenken im Hinblick
manuell ausgewertet. Mittlerweise erfolgt auf den Datenschutz. So befürchten man-
dieser Arbeitsschritt immer häufiger auto- che Nutzer, von den Geräten regelrecht be-
matisiert per Computer. Um die Analyse der lauscht zu werden. Daher konstruierten
Röntgenbilder weiter zu vereinfachen, entwi- Klara und Ferdinand Krämer einen eigenen
ckelte Constantin Tilman Schott eine innova- Assistenten namens TIANE. Die Software da-
tive Software, die einen wichtigen Bezugs- für programmierten die Geschwister als so-
punkt auf der Schädelbasis – die Sella turcica genannten Open-Source-Code – dieser ist
– mittels künstlicher Intelligenz (KI) identi- öffentlich einsehbar, was für Transparenz
fiziert. Sein Programm nutzt dafür selbst- sorgt. Auch sonst hat TIANE bemerkenswer-
lernende Algorithmen. Versorgt man es mit te Eigenschaften: So kann das System nicht
ausreichend vielen Daten, kann es den Sel- nur Stimmen erkennen, sondern mithilfe klei-
la-Punkt mit großer Treffsicherheit berech- ner Kameras auch Gesichter identifizieren.
nen, im Durchschnitt bis auf einen halben Das versetzt TIANE in die Lage, Personen
Millimeter genau. im ganzen Haus zu finden und diese gezielt
anzusprechen.
16BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
MATHEMATIK/INFORMATIK
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V.
Preis für eine Arbeit zum Thema „Zukunfts-
orientierte Technologien“ | 1.500 €
Bundesministerin für Bildung und Forschung
Anja Karliczek, MdB
74 61 60
Schleswig-Holstein Bayern Bayern
Cederik Höfs (15), Güby Jakov Wallbrecher (14), Regensburg Thomas Sedlmeyr (18), Ruhpolding
Jonathan Hähne (16), Münsterdorf Paul Schappert (15), Regensburg Philip Haitzer (17), Ruhpolding
Jonathan Treffler (16), Regensburg
Gymnasium Louisenlund, Güby Chiemgau-Gymnasium, Traunstein
Gymnasium der Regensburger Domspatzen
MATHEMATIK MIT SCHLIEREN RECHNEN MIT QUANTEN VORBILD GEHIRN
Analyse des nicht linearen dynamischen Lösung des n-Damenproblems auf einem AnnI, eine künstliche Intelligenz für jeden
Systems durch den Satz von Vieta adiabatischen Quantencomputer
Fraktale sind faszinierende mathematische Der Quantencomputer gilt als Wunderma- Bei künstlichen neuronalen Netzen handelt
Gebilde. Es handelt sich dabei um Graphen, schine der Zukunft. Manche Rechenoperati- es sich um Computerprogramme, die der
die für den Laien oft sehr ästhetisch und or- onen soll er künftig deutlich schneller erledi- Funktionsweise des menschlichen Gehirns
ganisch anmuten. Das liegt vor allem an einer gen können als heutige Supercomputer. Jakov nachempfunden sind. Damit sie funktionie-
Eigenschaft, die Fachleute als „selbstähnlich“ Wallbrecher, Paul Schappert und Jonathan ren, müssen sie trainiert werden: Man prä-
bezeichnen: Zoomt man tiefer in das Fraktal Treffler sind fasziniert von dem neuen Rech- sentiert ihnen eine Vielzahl von Datensätzen,
hinein, sieht seine Form in diesem vergrößer- nertyp und wagten den Schritt, dafür eine was sie in die Lage versetzt, automatisch For-
ten Ausschnitt wie eine Kopie des ursprüng- Software zu schreiben. Dabei ging es um die men und Muster zu erkennen. Thomas Sedl-
lichen Musters aus. Cederik Höfs und Jona- Lösung eines kniffligen mathematischen Pro- meyr und Philip Haitzer programmierten ein
than Hähne konstruierten ein Fraktal, indem blems: Wie lassen sich acht Damen auf einem neuronales Netz, das auf jedem gängigen PC
sie einen berühmten mathematischen Satz – Schachbrett aufstellen, ohne dass sie sich läuft und dennoch leistungsfähig ist. Es kann
den Satz von Vieta – mehrfach nacheinander gegenseitig bedrohen? Die Jungforscher fan- Handschriften erkennen oder abfotografier-
auf bestimmte Funktionen anwandten. Als den einen mathematischen Code, mit dem sie te Sudoku-Rätsel lösen. Zudem vermag es
Ergebnis erhielten sie unter anderem speziel- einen speziellen Typus von Quantencompu- ein Blatt mit einfachen Rechenaufgaben zu
le Muster, die wie Schlieren aussehen. Ande- tern füttern konnten. Dabei mussten die drei scannen, die handschriftlich eingetragenen
re Strukturen hatten dagegen eher die Form tief in die mathematische Trickkiste greifen, Ergebnisse zu prüfen und sie zu korrigieren.
eines Bogens. Am Ende konnten die Jungfor- um das Problem auf einen solchen Prozessor Die Software besitzt eine grafische Benutzer-
scher ihre Berechnungen – zumindest zum zu übertragen, da heutige Quantencomputer oberfläche und kann daher auch von Men-
Teil – sogar ins Dreidimensionale übertragen. bislang nur relative kleine Problemstellun- schen bedient werden, die keinerlei Program-
gen lösen können. mierkenntnisse haben.
17Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der
Wissenschaften e. V. Wissenschaften e. V.
78 82
Bayern Hamburg
Nils Wagner (20), Eching Charlotte Henkel (18), Hamburg
Technische Universität München Ruben Rohsius (18), Hamburg
Wilhelm-Gymnasium, Hamburg
FLUGSIMULATOR FÜR WUNDERSAMER TRINKBECHER
WURFSCHEIBEN
Untersuchung fliegender Gyroskope Der ZeoWarm 2.0 – verschiedene Zeolith-
Laudatio Arten und ihre Regeneration
Der Jungforscher überzeugte die Jury durch
seine kreative Herangehensweise beim Auf-
bau und bei der Durchführung seines Ex- Mit einer Frisbeescheibe lassen sich enorme Zeolithe sind Kristalle mit einer besonde-
periments sowie durch seine methodische Weiten erzielen, der Weltrekord liegt aktu- ren Eigenschaft: Trocknet man sie sorgfäl-
Breite, vom Funktionsmodellbau über the- ell bei mehr als 300 Metern. Der Grund da- tig und gießt dann Wasser darüber, erhitzen
oretische Betrachtungen bis hin zur Strö- für ist die Rotation des Flugobjekts: Sie trägt sie sich stark. Charlotte Henkel und Ruben
mungssimulation. Mit Ausdauer und Enthu- entscheidend zur Stabilisierung des Fluges Rohsius nutzten dieses Phänomen für eine
siasmus verfolgte er sein Ziel eigenständig bei. Nils Wagner widmete sich in seiner Ar- clevere Erfindung – einen Trinkbecher, der
und verbesserte dabei seine Methoden itera- beit einem ähnlichen Wurfgerät: Der „X-Zylo“ seinen Inhalt von selbst erwärmt. In ihrem
tiv. Auf diese Weise bewies er wissenschaft- ist ein dünnwandiger Hohlzylinder, der wie Forschungsprojekt untersuchten die beiden,
liches Talent. ein Football geworfen wird und erstaunlich welche der vielen Zeolith-Arten sich am bes-
geradlinig fliegen kann. Um dies im Detail zu ten dafür eignet. Da der Becher wiederver-
verstehen, schrieb der Jungforscher ein Com- wendbar sein soll, lag ihr Hauptaugenmerk
puterprogramm, das die Flugbahn des X-Zy- auf der Frage, welche Kristalle sich mög-
lo simulieren kann. Anschließend überprüf- lichst effektiv trocknen lassen, um das Gefäß
te er die Ergebnisse auf Basis von Versuchen „neu zu laden“. Als Ergebnis stießen die bei-
mit einer selbst gebauten, katapultähnlichen den auf eine Zeolith-Art, die sich in vertret-
Abschussvorrichtung. Das Ergebnis: Die be- barerer Zeit regenerieren lässt: Im Backofen
rechneten und die tatsächlichen Flugbahnen muss man sie eine halbe Stunde lang auf 250
lagen nahe beieinander, auch wenn die Soft- Grad erhitzen, in der Mikrowelle genügen elf
ware noch nicht alle für den Flug maßgebli- Minuten bei 135 Watt.
chen Effekte berücksichtigte.
18BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
PHYSIK
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der
Wissenschaften e. V. Wissenschaften e. V. Wissenschaften e. V.
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der In- Sonderpreis – Teilnahme am Stockholm
formationstechnik | 1.000 € International Youth Science Seminar mit
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Besuch der Nobelpreisverleihung
SIYSS Unga Forskare
und Ernst A. C. Lange-Stiftung
87 79 90
Nordrhein-Westfalen Berlin Sachsen
Carolin Kohl (17), Lohmar Henrik Hermelink (16), Berlin Timo Hofmann (18), Leipzig
Paul-Klee-Gymnasium Overath Romain-Rolland-Gymnasium, Berlin Wilhelm-Ostwald-Schule, Leipzig
CERN, Genf, Schweiz Bildungs- und Forschungszentrum Berlin Fakultät Informatik, Hochschule für Technik,
Wirtschaft und Kultur Leipzig
VORSORTIERER FÜR STRESS FÜR DEN ORDNUNG IM CHAOS
DATENFLUT SCHRITTMACHER?
Neuronale Netze auf der Suche nach dunkler Wie man mit Induktion kocht – ohne dass es Chaotische Dynamik in Hamilton‘schen
Materie warm ums Herz wird Systemen
Es ist eines der großen Geheimnisse der Phy- Induktionsherde sind praktisch: Nur die Töp- Chaos gibt es nicht nur im Kinderzimmer
sik: Diverse Phänomene deuten darauf hin, fe werden heiß, nicht aber das gesamte Koch- oder auf manchem Schreibtisch, sondern
dass es neben der gewohnten, uns umgeben- feld. Zudem lässt sich die Temperatur schnel- auch in der Physik. Hier bezeichnet man
den Materie noch etwas anderes gibt – die ler regulieren als bei herkömmlichen Herden. Systeme als chaotisch, bei denen bereits
sogenannte dunkle Materie. Dank ihrer Gra- Doch sind Induktionsherde womöglich ein Ri- kleinste Ursachen große Wirkungen haben
vitation scheint sie die Galaxien zusammen- siko für die Träger von Herzschrittmachern? können – wie jener sprichwörtliche Schmet-
zuhalten wie ein unsichtbarer Klebstoff. Nur: Um das herauszufinden, konstruierte Hen- terling in Brasilien, der durch seinen Flügel-
Woraus diese dunkle Materie besteht, darü- rik Hermelink einen raffinierten Teststand. schlag womöglich einen Tornado in Texas
ber rätseln Experten seit Jahrzehnten. Caro- Mit ihm konnte er das vom Herd ausgehen- auslöst. Mit der hochkomplexen Mathema-
lin Kohl befasste sich in ihrem Forschungs- de Magnetfeld präzise messen. Das Resultat tik, die hinter solchen chaotischen Phäno-
projekt mit einem Experiment namens CAST, überraschte den Jungforscher: Insbesondere, menen steckt, befasste sich Timo Hofmann
das am Teilchenforschungszentrum CERN in wenn der Topf nicht richtig positioniert auf in seinem Forschungsprojekt. Dabei nahm er
Genf nach dem Ursprung der dunklen Mate- dem Kochfeld stand, ohne dass sich der Herd eine bestimmte Klasse von Systemen in den
rie sucht. Sie schrieb ein spezielles Compu- abschaltete, wurden die gültigen Grenzwerte Blick – die sogenannten Hamilton‘schen Sys-
terprogramm, das auf künstlicher Intelligenz zum Teil deutlich überschritten. Um das Risi- teme. Der Jungforscher untersuchte, unter
basiert und dazu in der Lage ist, die Messda- ko für die Träger von Schrittmachern zu mini- welchen Umständen diese Systeme mathe-
ten des Experiments vorzusortieren sowie in- mieren, entwickelte Henrik Hermelink meh- matisch vorhersagbar bleiben und wann sie
teressante und weniger interessante vonein- rere Schutzmaßnahmen – zum Beispiel eine unberechenbar werden – und sich damit cha-
ander zu trennen. rutschfeste Unterlage, die ein versehentli- otisch verhalten.
ches Verschieben des Topfes erschwert.
19Bundessieg – 1. Preis | 2.500 € 2. Preis | 2.000 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V.
Sonderpreis – Einladung zum European Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Union Contest for Young Scientists Technik | 1.500 €
European Commission Heinz und Gisela Friederichs Stiftung
Europa-Preis für Teilnehmer am European
Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
94 93
Baden-Württemberg Baden-Württemberg
Felix Sewing (18), Waldshut Tobias Neidhart (16), Konstanz
Alex Korocencev (18), Dogern Ellenrieder-Gymnasium, Konstanz
Hochrhein-Gymnasium Waldshut
SCHWEBENDES SKATEBOARD SMARTE NEUE DRUCKTECHNIK
Laudatio MLV – Magnetically Levitated Vehicle Tool-Changer für den 3-D-Druck
Die Jury überzeugte das wissenschaftlich
ausgeprägte Vorgehen der beiden Jungfor-
scher. Beim Entwurf und dem Bau des Ho-
verboards wendeten sie analytische, nume- In dem Science-Fiction-Klassiker „Zurück in Seitdem man sie für wenig Geld kaufen
rische wie auch experimentelle Methoden an die Zukunft II“ flitzt Filmschauspieler Micha- kann, sind 3-D-Drucker groß in Mode: Ge-
und realisierten einen vollfunktionsfähigen el J. Fox auf einem Skateboard durch die Stra- steuert per Computer können sie die unter-
und innovativen Prototypen. Neben einer ßen, das keine Rollen besitzt, sondern wie ein schiedlichsten Kunststoffteile herstellen.
zielführenden Methodik bewiesen sie ein ho- Hovercraft über dem Boden schwebt. Genau Doch die Geräte haben ein Manko: Mehrfar-
hes Maß an Professionalität und beeindru- an dieser technologischen Vision tüftelten bige Gebilde lassen sich – wenn überhaupt
ckendem Forschergeist auch Felix Sewing und Alex Korocencev. Ihr – nur in mäßiger Qualität produzieren. Hier
Gefährt basiert auf vier rotierenden Schei- setzt das Forschungsprojekt von Tobias Neid-
ben, die auf einer darunterliegenden Metall- hart an: Er konstruierte einen Zusatz für ei-
platte ein kräftiges, abstoßendes Magnet- nen 3-D-Drucker, der verschiedene Druckdü-
feld hervorrufen können. Die Tragkraft des sen automatisch wechseln kann. Dabei sorgt
Boards ist durchaus beeindruckend, der Pro- ein Elektromagnet dafür, dass die jeweilige
totyp kann ein beträchtliches Gewicht stem- Düse während des Druckens stabil mit dem
men. Zudem ist es möglich, die Rotorschei- Gerät verbunden bleibt. Das Resultat: Die
ben einzeln zu kippen, wodurch sich das Farbübergänge am gedruckten Objekt sind
Brett gezielt lenken lässt. Mittlerweile funk- nicht verschmiert, sondern sauber. Zudem
tioniert die Technik so gut, dass die beiden gibt es so gut wie keinen Materialabfall. Der
Jungforscher für die darin verwendete Mag- „Tool-Changer“ funktioniert so überzeugend,
netanordnung ein Patent beantragt haben. dass der Jungforscher ihn zum Patent ange-
meldet hat.
20BUNDESSIEG UND PLATZIERUNGEN
TECHNIK
3. Preis | 1.500 € 4. Preis | 1.000 € 5. Preis | 500 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V.
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der Sonderpreis – Stipendium für einen Studien-
Technik | 500 € platz an einer Universität der Bundeswehr
Heinz und Gisela Friederichs Stiftung Bundesministerin der Verteidigung
Dr. Ursula von der Leyen, MdB
106 102 110
Rheinland-Pfalz Niedersachsen Sachsen-Anhalt
Michael Behrens (17), Mainz Christoph Schütze (16), Celle Cedric Frauendorf (19), Halle (Saale)
Tillman Keller (18), Mainz Stefan Kribbe (16), Celle Hochschule Merseburg
Leon Krasniqi (17), Hambühren Deborah Hintzsche (20), Halle (Saale)
Otto-Schott-Gymnasium Mainz-Gonsenheim Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg,
Hölty-Gymnasium Celle Halle (Saale)
Marius Glaeser (16), Halle (Saale)
Elisabeth-Gymnasium Halle (Saale)
JOLLE ALLEIN AUF HOHER SEE HOCHPRÄZISES SCHWEBEN DROHNE FÜR FREMDE PLANETEN
Autonomes Segeln Im Schallfeld gefangen – Objektpositionierung Faltbarer Quadrokopter – ein aktives und
im phasengesteuerten Ultraschallfeld autonomes Landesystem
Autonomos Fahren ist in aller Munde, ers- Positioniert man zwei Speziallautsprecher Quadrokopter – kleine Drohnen mit vier Ro-
te selbstfahrende Autos sind bereits test- in der richtigen Stellung, können die von ih- toren – werden mittlerweile in vielen Berei-
weise auf den Straßen unterwegs. In ihrem nen erzeugten Schallwellen kleine Kügelchen chen genutzt, etwa als fliegende Kameras für
Forschungsprojekt übertrugen Michael Beh- scheinbar wie von Geisterhand in der Schwe- Profifotografen. Cedric Frauendorf, Deborah
rens und Tillman Keller diesen technologi- be halten. In Ergänzung dazu entwickelten Hintzsche und Marius Glaeser haben etwas
schen Ansatz auf Segelboote. Das Prinzip: Christoph Schütze, Stefan Kribbe und Leon Spektakuläreres vor: Sie wollen einen Qua-
Sensoren messen Windstärke und Segelstel- Krasniqi ein ausgefallenes System, mit dem drokopter für Landungen auf fremden Mon-
lung, batteriebetriebene Winden steuern Ru- sich die Position der Kügelchen zwischen den den und Planeten einsetzen. Zunächst soll
der und Segel. Diese Funktionalitäten wer- Lautsprechern präzise verändern lässt. Sie ihr Fluggerät platzsparend zusammengefal-
den von einem Autopiloten verknüpft und machten die eigentlich unsichtbaren Schall- tet in einer Trägerrakete starten. Beim Ein-
gesteuert. Dabei handelt es sich um einen wellen mit einer raffinierten Methode, der tritt in die Atmosphäre wird es dann in einer
Kleinrechner, der auf der Basis von Sensor- sogenannten Schlierenoptik, sichtbar. Die- Kapsel abgekoppelt und per Fallschirm abge-
und GPS-Daten den Kurs errechnet und das se nutzt unter anderem einen Hohlspiegel bremst. Rechtzeitig vor dem Aufsetzen fal-
Boot automatisch lenkt. Erste Tests mit einer und eine Digitalkamera. Auf dieser Grund- tet sich der Quadrokopter auf und kann so
Jolle verliefen Erfolg versprechend. Als Ein- lage sind die drei Jungforscher in der Lage, sicher auf der Oberfläche landen. Um heraus-
satzmöglichkeit stellen sich die Jungforscher mit ihrem Versuchsaufbau ein im Ultraschall- zufinden, inwieweit sich das Konzept umset-
zum Beispiel einen Segelroboter für die Kli- feld schwebendes Objekt in kleinen Schrit- zen lässt, bauten die drei einen solchen Qua-
maforschung vor, der eigenständig auf den ten von nur 25 Mikrometern Länge vor- und drokopter und testeten ihn in einer teilweise
Weltmeeren kreuzt und Wind- und Wetter- zurückzubewegen. luftleer gepumpten Glasglocke zur Simulati-
daten sammelt. on großer Flughöhen.
21FRAG
FRAG DICH.
DICH
22SONDERPREISE
23SONDERPREISE
ARBEITSWELT
Sonderpreis – Teilnahme am China Adole-
scents Science & Technology Innovation
Contest in China
China Association for Science and Techno-
logy (CAST) und Ernst A. C. Lange-Stiftung
14
Thüringen
Johanna Alisa Berger (17), Meiningen
Phi Nhung Nguyen Thi (16), Ilmenau
Goetheschule Ilmena
UNENDLICHE WEITEN:
LERNEN IN 3-D
Virtual Reality – Eintauchen in andere Welten
Faszinierend bei Computerspielen ist zu-
meist die virtuelle 3-D-Umgebung, in der
man nahezu grenzenlos agieren kann. Johan-
na Alisa Berger und Phi Nhung Nguyen Thi
sind davon überzeugt, dass diese Technik
auch in der Schule helfen könnte, komplexe
Sachverhalte spielerisch und einprägsam zu
vermitteln. Die beiden programmierten ein
Lernspiel, bei dem Schüler der Klassen 8 bis
10 Teile ihres Astronomieunterrichts in virtu-
ellen Welten absolvieren können. Die Grund-
idee dabei war, dass jeder Teilnehmer ver-
schiedene Rätsel lösen muss, um das Ziel des
Spiels zu erreichen. Wer beispielsweise die
Planeten unseres Sonnensystems in die rich-
tige Anordnung bringt, ist eine Runde weiter.
Für die erforderliche 3-D-Brille verwendeten
die Jungforscherinnen ein einfaches Pappge-
stell mit Linsen, in das ein Smartphone ein-
gesetzt wird.
24SONDERPREISE
BIOLOGIE
Sonderpreis – Teilnahme an der International Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Wildlife Research Week in der Schweiz Biotechnologie | 1.000 €
Stiftung Schweizer Jugend forscht und Ernst Fonds der Chemischen Industrie im Verband
A. C. Lange-Stiftung der Chemischen Industrie e. V.
17 24
Bayern Hessen
Josef Henn (18), Langwaid Christos Assiklaris (17), Offenbach am Main
Schyren-Gymnasium Pfaffenhofen Albert-Schweitzer-Schule,
Offenbach am Main
Julius Kühn-Institut, Institut für
Biologischen Pflanzenschutz, Darmstadt
LANGOHR AUF DEM PLASTIKMÜLL ALS
VORMARSCH PILZNAHRUNG
Kartierung des Fledermausvorkommens in Insektenpathogene Pilze und ihr Potenzial,
Kirchen des Landkreises Pfaffenhofen im Kunststoff biologisch abzubauen
Sommer 2018
Einige Fledermausarten sind gefährdet. Jo- Mikroplastik, kleinste Kunststoffteilchen,
sef Henn wollte daher wissen, wie es um die kann man nicht nur in unseren Ozeanen fin-
Bestände in seiner Heimatregion steht. Dazu den. Noch größer sind die Mengen, die sich
kartierte er die Vorkommen der Säugetiere in auf landwirtschaftlichen Böden ansam-
31 Kirchen. Er erfasste die Hangplätze und meln. Auf der Suche nach einem Weg, Bö-
protokollierte andere Indikatoren. Seine Da- den von Mikroplastik zu befreien, stieß Chris-
ten verglich er mit einer Studie aus dem Jahr tos Assiklaris auf Pilze, die im biologischen
1999, in der bereits die gleiche Region unter- Pflanzenschutz eingesetzt werden. Der
sucht worden war. So konnte er zeigen, dass Jungforscher zeigte, dass man mit den Mi-
sich die Bestände positiv entwickelten: Der kroorganismen nicht nur schädliche Insekten
Anteil der von Fledermäusen besiedelten Kir- bekämpfen kann, sondern dass sich damit
chen stieg von 63 auf 87 Prozent. Allerdings auch der Kunststoff Polyurethan abbauen
verschob sich die Artenverteilung: Während lässt. Sollten sich seine Ergebnisse auf das
früher das Große Mausohr dominierte, über- Freiland oder Kläranlagen übertragen las-
wog nun die Population des Langohrs. Der sen, könnte dies ein entscheidender Schritt
Jungforscher konnte erstmals Kirchen identi- im Kampf gegen Mikroplastik sein. Zudem
fizieren, in denen beide Arten vorkommen. Er könnte Kunststoffabfall als Rohstoff für die
vermutet, dass dies der Erfolg regionaler Na- pilzbasierten Pflanzenschutzmittel umwelt-
turschutzaktivitäten ist. freundlich entsorgt werden.
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