MINT Akademie 2017
Diese Themen wurden behandelt:
Mathematik
Unendlichkeit und unendliche Mengen
Eine Forscherin und drei Forscher wagten einen mathematischen Blick ins Unendliche. Dabei untersuchten sie, ob man unendliche Mengen hinsichtlich ihrer Mächtigkeit miteinander vergleichen kann, beschäftigten sich mit der Fibonnacci – Folge und untersuchten Eigenschaften der Kochschen Schneeflockenkurve. Dabei erkannten sie, dass unendlich nicht gleich unendlich ist und man zu logisch nachvollziehbaren Erkenntnissen kommen kann, auch wenn diese dem Bauchgefühl widersprechen und schwer vorstellbar sind. So besitzt beispielsweise die Schneeflockenkurve (theoretisch) eine unendlich lange Begrenzungslinie aber einen begrenzten Flächeninhalt.
Betreuer:
Markus Beyl
Biologie
Sind unsere Bienen gesund?
Dieser Frage ging die Arbeitsgruppe Biologie nach. Analysiert wurden die Krankheitserreger Varroa, Kalkbrut und Nosema. Doch wie erkennt man die Erreger? Bei der Varroa-Milbe sieht man gewöhnlich am Boden des Bienenstockes – im Gemüll – nach, ob man kleine runde Milben erkennen kann. Wenn sie dort in großer Zahl vorkommen, ist es für Gegenmaßnahmen schon sehr spät. Bei Kalkbrut handelt es sich um einen Pilz der die Larven befällt und bei Nosema um einen Einzeller, der bei erwachsenen Bienen Durchfall verursacht. Beide sind in ihren frühen Befallsstadien kaum zu erkennen. Was kann man also tun? Hier bieten sich Erbgutanalysen an, die sehr deutliche Ergebnisse auch schon bei den frühen Befallsstadien geben. Und wie geht das – eine Erbgutanalyse? Nachdem die Schüler in die Thematik eingeführt und Proben aus den SFZ-Bienenvölkern entnommen waren, wurde da Erbgut aus Bienen isoliert. Anschließend wurde dieser Extrakt, der DNA von Biene und allen weiteren (Krankheits-) Organismen, die sich in der Probe befanden, für den Erregernachweis genutzt. Mit einer Methode namens “PCR” ließ sich nun ganz spezifisch die DNA des gesuchten Organismus nachweisen. Glückte der Nachweis sprach dies für einen Befall durch den nachgewiesenen Krankheitserreger, gelang der Nachweis nicht, war die untersuchte Biene gesund. Von den 10 Schülerinnen und Schülern wurden insgesamt 17 Proben aus ca. einem Dutzend Völkern auf die drei Krankheitserreger untersucht – mit Positiv- und Negativkontrollen wurden 72 PCR-Ansätze gefahren und ausgewertet.
Betreuer:
Gert Helms
Sabine Brunner
Chemie
Nanomaterialien – Herstellung und Anwendung
Die Forschergruppe Chemie der MINT Acadedmy, bestehend aus 5 Schülerinnen, beschäftigte sich mit Nanopartikeln (NP), also Teilchen mit einer Größe im Bereich von einem Milliardstel Meter. Die jungen Forscher haben dabei magnetische Magnetit und Silber NP mit verschiedenen Methoden hergestellt und deren Anwendung untersucht. Beide Materialien sind Gegenstand aktuellster Forschung in Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Medizin. Mit den magnetischen NP konnten Schwermetalle wie Kupfer, Blei, Eisen sehr einfach und effizient (mit einem Magnet) aus Wasser entfernt und die Partikel wieder regeneriert werden. Sie könnten somit eine kostengünstige und einfache Möglichkeit zur Reinigung von Abwässern, etwa in Entwicklungsländern, darstellen. Funktionalisierung der Oberflächen der NP, die angewandte Synthesemethode und der pH-Wert spielen dabei eine entscheidende Rolle hinsichtlich deren Effizienz zur Abwasserreinigung. Daneben wurde eine magnetische Flüssigkeit hergestellt und die bekannte Rosensweig oder Stachelinstabilität hervorgerufen. An den Silber NP konnte deutlich gezeigt werden, dass NP sich im Allgemeinen stark von ihren größeren Geschwistern unterscheiden. So ist Nano-Silber zum Beispiel gelb und nicht silbern. Das Syntheseverfahren ist dabei entscheidend für die Größe und somit auch den Farbton und die weiteren Eigenschaften der NP. Die antibiotische Wirkung der Silber NP wurde an der Hefegärung überprüft und bestätigt. Bei beiden Typen von hergestellten Nanomaterialien wurde deutlich, dass einer der wesentlichsten Vorteile von NP in ihrer enormen Oberfäche liegt. Effekte und Bedeutung von Oberflächen wurden durch begleitende spektakuläre Versuche verdeutlicht.
Betreuer:
Stefan Lebernegg
Pia Bothe
Physik und Technik
Bau und Programmierung eines Messwerterfassungs- und Auswertungssystems für physikalische Größen
In mehrere Teams aufgeteilt haben die Teilnehmer der Physik und Technik Arbeitsgruppe selbst Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme gebaut und programmiert. Nachdem die 9 Teilnehmer das Beispielsystem mit einem Temperatursensor, durch den Betreuer geführt, nachgebaut und erprobt hatten ging es bereits am Montagabend an die Planung des eigenen Systems. Dabei nimmt ein Arduino Mikrocontroller mit Hilfe von Sensoren verschiedene Messwerte auf und übermittelt diese an den PC. Dieser stellt die Messwerte dann in Echtzeit graphisch dar. Am Dienstag experimentierten die Teilnehmer eigenständig mit ihren Systemen, erprobten die Schaltungen auf Steckplatinen, erweiterten sie um LEDs, welche den Status des Systems anzeigen, programmierten den Mikrocontroller und tüftelten an der graphischen Darstellung. Nachdem alles funktionierte machten sie sich am Mittwoch daran, ihre Schaltungen auf Lochrasterplatinen zu löten. Unterstützt durch die Betreuer entwarfen die Teilnehmer ab Mittwochnachmittag die Gehäuse für ihre Hardware am Computer und setzten sie mit Hilfe unseres Lasercutters in die Realität um. Ab Donnerstagnachmittag bereiteten die Teams die Vorstellung und Präsentation ihrer Arbeit vor, welche dann am Freitagnachmittag in der Sparkasse Bad Reichenhall stattfand.
Betreuer:
Bernhard Lauber
Tammo Claasen
