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Organisationseinheit der BAM
Research software has become a central asset in academic research. It optimizes existing and enables new research methods, implements and embeds research knowledge, and constitutes an essential research product in itself. Research software must be sustainable in order to understand, replicate, reproduce, and build upon existing research or conduct new research effectively. In other words, software must be available, discoverable, usable, and adaptable to new needs, both now and in the future. Research software therefore requires an environment that supports sustainability.
Hence, a change is needed in the way research software development and maintenance are currently motivated, incentivized, funded, structurally and infrastructurally supported, and legally treated. Failing to do so will threaten the quality and validity of research. In this paper, we identify challenges for research software sustainability in Germany and beyond, in terms of motivation, selection, research software engineering personnel, funding, infrastructure, and legal aspects. Besides researchers, we specifically address political and academic decision-makers to increase awareness of the importance and needs of sustainable research software practices. In particular, we recommend strategies and measures to create an environment for sustainable research software, with the ultimate goal to ensure that software-driven research is valid, reproducible and sustainable, and that software is recognized as a first class citizen in research. This paper is the outcome of two workshops run in Germany in 2019, at deRSE19 - the first International Conference of Research Software Engineers in Germany - and a dedicated DFG-supported follow-up workshop in Berlin.
Metaproteomics has matured into a powerful tool to assess functional interactions in microbial communities. While many metaproteomic workflows are available, the impact of method choice on results remains unclear. Here, we carry out a community-driven, multi-laboratory comparison in metaproteomics: the critical assessment of metaproteome investigation study (CAMPI). Based on well-established workflows, we evaluate the effect of sample preparation, mass spectrometry, and bioinformatic analysis using two samples: a simplified, laboratory-assembled human intestinal model and a human fecal sample. We observe that variability at the peptide level is predominantly due to sample processing workflows, with a smaller contribution of bioinformatic pipelines. These peptide-level differences largely disappear at the protein group level. While differences are observed for predicted community composition, similar functional profiles are obtained across workflows. CAMPI demonstrates the robustness of present-day metaproteomics research, serves as a template for multi-laboratory studies in metaproteomics, and provides publicly available data sets for benchmarking future developments.
Im Vorhaben SNELLIUS wurden in enger Zusammenarbeit der BAM mit den Firmen Accurion und SENTECH Instruments aufbauend auf der Norm DIN 50989-1 „Ellipsometrie - Teil 1: Grundlagen; Ellipsometry – Part 1: Principles“ insgesamt fünf Normenentwürfe erarbeitet, die fünf Modell-basierten Anwendungsfällen der Ellipsometrie entsprechen. Unter Berücksichtigung des neuartigen Modell-basierten Normungskonzepts wurde in den Normenentwürfen erstmals eine GUM- und DIN EN ISO/IEC 17025:2018 konforme Bestimmung bzw. Abschätzung der Messunsicherheit umgesetzt. Dies erforderte neben der textlichen Erstellung auch umfangreiche experimentelle Arbeiten bei den Firmen, Vergleichsversuche und komplementäre Modell- und Datenevaluierungen, da sowohl die verwendete ellipsometrische Hardware (unterschiedliche ellipsometrische Funktionsprinzipien) als auch die ellipsometrische Software (Modell-Randbedingungen, Fitalgorithmus) firmenspezifisch zum Teil sehr unterschiedlich sind. Hierbei mussten in einem Konsensprozess Lösungen gefunden werden, die die beiden deutschen Ellipsometer-Anbieter Accurion (Imaging-Ellipsometrie) und SENTECH Instruments (Mapping Ellipsometrie) gleichermaßen akzeptieren konnten und die zudem einen Transfer auf die Internationale Ebene (ISO Norm) ermöglichen, also vom Grundsatz her auch auf weitere Ellipsometerhersteller wie (J. A. Woollam Co., USA; SEMILAB, Ungarn; HORIBA, Japan) mit wieder anderen ellipsometrischen Funktionsprinzipien, Hard- und Softwarelösungen anwendbar sind. Die weitgehende Unabhängigkeit von ellipsometrischen Funktionsprinzipien, Hard- und Softwarelösungen wurde dadurch erreicht, dass normativ festgelegt wurde, dass die ellipsometrischen Größen PSI und DELTA im Sinne von DIN ENISO/IEC 17025 als Rohdaten fungieren.
Der Frequenzbereich der Terahertzwellen liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem infraroten Licht – also etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Terahertz (THz). Der VDI-Statusreport „Terahertzsysteme und Anwendungen“ stellt die unterschiedlichen Konzepte für Terahertzsysteme vor und zeigt Anwendungsbeispiele, bei denen die Terahertztechnik erfolgreich eingesetzt wird. Umfangreiche Literaturangaben ermöglichen eine intensivere Beschäftigung mit allen Themen des VDI-Statusreports.
Development of theranostic concepts that include inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and laser ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) imaging can be hindered by the lack of a direct comparison to more standardly used methods for in vitro and in vivo evaluation; e.g. fluorescence or nuclear medicine. In this study a bimodal (or rather, hybrid) tracer that contains both a fluorescent dye and a chelate was used to evaluate the existence of a direct link between mass spectrometry (MS) and in vitro and in vivo molecular imaging findings using fluorescence and radioisotopes. At the same time, the hybrid label was used to determine whether the use of a single isotope label would allow for MS-based diagnostics.
Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie.
Diese Richtlinie definiert Kenngrößen und Messverfahren, um Terahertzsysteme für die Zeitbereichsspektroskopie (TDS)zu spezifizieren. So können Hersteller ihre Systeme übereinstimmend beschreiben und Anwender einfach Systeme vergleichen. Systeme für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind aktive Systeme und nutzen verschiedene Techniken sowohl zur Erzeugung als auch zur zeitaufgelösten Messung von breitbandigen Terahertzimpulsen. Die dazugehörigen Terahertzspektren und -Phasen werden nach einer zeitlichen Abtastung über eine Fourier-Transformation berechnet. In dieser Richtlinie wird ein Überblick über die Funktionsweisen von Zeitbereichsspektrometern gegeben, die eingesetzten Messverfahren näher erläutert sowie die benötigten Begriffe und Kenngrößen definiert. Die Richtlinie konzentriert sich dabei auf Systeme, die auf sogenannten Abtastmessverfahren (Sampling-Messverfahren) basieren.
Photoluminescence techniques are amongst the most widely used tools in the material and life sciences, with new and exciting applications continuously emerging. Advantages include their comparative ease of use, unique sensitivity, non-invasive character, and potential for multiplexing, remote sensing, and miniaturization. Increasing applications of fluorescence techniques in the life sciences and emerging medical applications of fluorescence microscopic techniques including 1P and 2P fluorescence microscopy combined with fluorescence lifetime imaging (FLIM) in e.g. in vivo eye diagnostics boosted the demand for robust, easy-to-use, and reliable fluorescence standards to ensure the reliability and comparability of fluorescence data. This includes fluorescence standards for the consideration of instrument-specific spectral and intensity distortions of measured signals and instrument performance validation, fluorescence intensity standards for the quantification of measured intensities and for signal referencing, and lately, also fluorescence lifetime standards.
The dynamics at the interface between a close-packed porphyrin monolayer and Au(111) is investigated by time-dependent scanning tunneling microscopy, detecting the motion of single-interface adatoms in real space. Imaging sequences reveal predominant switching of the molecular appearance in adjacent molecules, pointing to a spatial correlation that is consistent with adatom diffusion from one molecule to the next. In some cases, the number of switching molecules is drastically increased, indicating collective switching events. In addition to the thermally induced motion of adatoms at the interface, also voltage pulses from the microscope tip can induce the process—revealing different yields in agreement with the model of adatom hopping.
The adsorption of porphyrin derivatives on a Au(111) surface was studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy at low temperatures in combination with density functional theory calculations. Different molecular appearances were found and could be assigned to the presence of single gold adatoms bonded by a coordination bond underneath the molecular monolayer, causing a characteristic change of the electronic structure of the molecules. Moreover, this interpretation could be confirmed by manipulation experiments of individual molecules on and off a single gold atom. This study provides a detailed understanding of the role of metal adatoms in surface–molecule bonding and anchoring and of the appearance of single molecules, and it should prove relevant for the imaging of related molecule–metal systems.