Review Article – Vanadium haloperoxidases

From the discovery 30 years ago to X-Ray crystallographic and V K-edge absorption spectroscopic studies

Coordination Chemistry Reviews, , Available online 21 February 2015,
C. Leblanc, H. Vilter, J.-B. Fournier, L. Delage, P. Potin, E. Rebuffet, G. Michel, P.L. Solari, M.C. Feiters, M. Czjzek

In the environment, vanadium-dependent haloperoxidases (VHPO) are likely to play a key role in the production of biogenic organo-halogens. These enzymes contain vanadate as a prosthetic group, and catalyze, in the presence of hydrogen peroxide, the oxidation of halide ions (Cl−, Br− or I−).

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Internationale Bildungsstudie ICILS misst Computerkompetenzen

Achtklässler in Deutschland beim Umgang mit neuen Medien im Mittelfeld

Dieses titelt das Bundesministerium für Bildung und Forschung in einer Pressemitteilung vom 20. November 2014.

Pressemitteilungen und Interviews zur Studie lösten eine Erregungswelle aus.

Google-Suche zum Thema hier.

Manche Kommentare lassen vermuten, das die Studie bisher kaum gelesen wurde.

In der Pressemittlung des BMBF wird nicht definiert was mit Begriffen „Computerkompetenzen“ und „neuen Medien“ gemeint wird.

Wer auf Grund des Begriffes „neue Medien“ in der Studie konkrete Informationen zur Nutzung der aktuellen mobilen Geräten erwartet, wird enttäuscht.

Im Rahmen der Studie wurden zwar u.a. auch Daten zur Verfügbarkeit von Tablets erhoben, diese wird für Australien mit 63,6% im Vergleich zu Deutschland mit 6,5% angegeben. Die Ursache für dieses Missverhältnis wird nicht näher erläutert.

Angaben zur Verfügbarkeit und Nutzung von Smartphones fehlen.

Der Marktanteil der mobilen Geräte übersteigt um ein vielfaches den Marktanteil der traditionellen PCs ( s. u. a. hier ).

Die Schülerinnen und Schüler sollten Aufgaben am PC lösen. Bildschirmfotos im Studienbericht zeigen die Arbeitsoberfläche eines traditionellen Windows-PC. Weiter waren Fragebögen von Schülerinnen und Schülern, den Lehrpersonen sowie den Schulleitungen auszufüllen. Hier wurden Meinungen und Selbsteinschätzungen erfasst.

Auf Grund der raschen Entwicklung im IT-Markt sind leider Studien zu „Computerkompetenz“ nicht selten schon veraltet bevor diese durchgeführt, ausgewertet und veröffentlicht werden können. Die Studie, die 2010 begonnen wurde ( damals wurde das erste iPAD eingeführt ) sieht daher zum Teil schon recht alt aus.

Die Bildungsforschung ebenso wie die Bildungspolitik und demzufolge die Lehrer -ausbildung und -fortbildung aber auch die Schulentwicklung und Schulausstattung hinken der Entwicklung hinterher. Die Situation gleicht dem Wettlauf des Hasen mit dem Igel.

Im Rahmen der Fragen zur Ausstattung der Schulen wurde u.a. auch die Anzahl von Whiteboards ermittelt, diese Anzahl wird in Zahl pro Schule angegeben. Die Schule als Bezugseinheit ist wenig sinnvoll, da es größere aber auch kleine Schulen gibt. Für den Einsatz im Unterricht ist der Verhältnis Geräte zu Unterrichträumen relevant, ob also alle Unterrichtsräume oder nur ein Teil der Räume ausgestattet sind.

Die Angaben der Schulleitungen sowie der Lehrpersonen zur Einschätzung der Ausstattung der Schulen widersprechen sich erheblich, siehe hierzu die Seiten 168-169 der Langfassung der Studie.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass diejenigen, die mit der vorhanden Technik nicht arbeiten, diese für besser einschätzen, als diese Ausstattung tatsächlich ist.

Nach der Studie soll die Hauptverantwortung der IT-Koordination vielfach in der Zuständigkeit der Schulleitungen liegen. Diese kann jedoch nur Rahmen verfügbarer Mittel ausgeübt werde. Es wäre genauer zu untersuchen, welches Finanzvolumen jeweils unter welchen Auflagen die Schulleitungen in verschiedenen Länder zur Verfügung haben.

In Deutschland erfolgt nicht selten die Ausstattung der Schulen konzeptionslos und unkoordiniert. Es werden unterschiedliche Geräte von Schulträgern, Fördervereinen, Sponsoren und anderen zur Verfügung gestellt. Von den unterschiedlichen Lieferanten gibt es für die Nutzer meist nur geringe Unterstützung, da jeweils der billigste Lieferant bei den Ausschreibungen den Auftrag erhält. Die Aus- und Fortbildung der Lehrpersonen liegt überwiegend in der Verantwortung der deutschen Bundesländer und ist – wenn sie mit der Gerätebeschaffung nicht koordiniert wird – unzureichend konkret auf die unterschiedlichen Bedingungen in den Schulen abgestimmt.

Gegenstand der Studie sind folgende Kompetenzen (Zitat aus der Studienbeschreibung):

Das Konstrukt der computer- und informationsbezogenen Kompetenzen (computer and information literacy, CIL) besteht aus zwei Teilbereichen: Aus Informationen sammeln und organisieren (Teilbereich I) und Informationen erzeugen und austauschen (Teilbereich II).

Teilbereich I: Informationen sammeln und organisieren

I.1) Über Wissen zur Nutzung von Computern verfügen

I.2) Auf Informationen zugreifen und Informationen bewerten

I.3) Informationen verarbeiten und organisieren

Teilbereich II: Informationen erzeugen und austauschen

II.1) Informationen umwandeln

II.2) Informationen erzeugen

II.3) Informationen kommunizieren und austauschen

II.4) Informationen sicher nutzen

CIL vereint damit zwei wichtige Kompetenzen und zwar die technischen Kompetenzen (computer literacy) und die Fähigkeiten der Informationsverarbeitung (information literacy).

Die Datenverarbeitung erfolgte beim Data Processing and Research Center (DPC) in Hamburg einem Teil der International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA), einer nichtstaatlichen gemeinnützigen Organisation, dessen ständiges Sekretariat seinen Sitz in Amsterdam hat. Die IEA ist ein Unternehmen nach belgischem Recht ( steuerfrei ).

Die Studie beschränkt sich im wesentlichen auf die „Computerkompetenz“ und analysiert diese nicht in Abhängigkeit zur Lesekompetenz und anderen Kompetenzen.

Den Studienbericht gibt es in einer deutschen Langfassung und für die Presse in einer Kurzfassung. Eine Version in Englisch gibt es hier.

Ein Problem ist die große Heterogenität des föderalen Bildungssystems in Deutschland. Für einen Vergleich der Ergebnisse für die deutschen Bundesländer war die Datenbasis der Studie nicht geeignet.

Je nachdem, was man sich aus den zahlreichen Tabellen und Graphiken der Studie heraussucht, kann man folgern, dass die Fähigkeiten der deutschen Teilnehmer im Mittelfeld liegen ( s. Pressemitteilung des BMBF ).

Diesen Titel wählte die WirtschaftsWoche

Mädchen können besser mit dem Internet umgehen

Schulen haben schlechte Internetverbindungen

Man kann jedoch auch titeln:

Peinliches Studienergebnis für Deutschland

Deutsche Schulen stehen bei der Computernutzung im internationalen Vergleich am Ende der Liste.

Die Zeit zeigt hierzu aus der Studie diese Darstellung von Ergebnisse aus der Befragung der Lehrpersonen.

Seite_34Siehe Seite 34 der Kurzfassung

Diese Aussagen der Lehrpersonen stehen im Wiederspruch zu den Aussagen der Schülerinnen und Schüler.

Seite_37Sieh Seite 37 der Kurzfassung

Offensichtlich kann die objektive Schulwirklichkeit in Deutschland mit Hilfe von subjektiven Einschätzungen durch Schülerinnen und Schülern, Lehrpersonen sowie Schulleitungen nur unzureichend erfasst werden.

Die deutschen Lehrkräfte äußeren mit 75,8% am häufigsten Bedenken, das Schülerinnen und Schüler unreflektiert Inhalte aus dem Internet kopieren. Ob diese Bedenken berechtigt sind bleibt in der Studie offen.

Zur Lehrerkooperation kommt die Studie zu diesen Aussagen.

Lehrerkooperation: Im internationalen Vergleich zeigt sich, dass Lehrkräfte an
Schulen in Deutschland hinsichtlich aller in ICILS 2013 abgefragten Koopera-
tionsformen (u.a. gegenseitige Unterrichtsbeobachtungen, gemeinsame Entwick-
lung von Unterrichtskonzepten zur Nutzung digitaler Medien) die niedrigsten
Zustimmungsraten aufweisen. Dieser Befund wird auch durch die Einschätzung
der Schulleitungen gestützt. 

Es fehlen Untersuchungen der Rahmenbedingungen die in den verschiedenen Ländern Kooperativität fördern bzw. hemmen.

Die Studie bietet viel Statistik aber wenig Ursachenforschung. Die Kenntnis der Ursachen könnte hilfreich sein.

Quelle der obigen Abbildungen: Kurzfassung Computer and Information Literacy Study
Presseinformationen zur Studie und zu zentralen Ergebnissen
Frei zur Veröffentlichung ab dem 20. November 2014 10:00 Uhr

 

 

 

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Digitale Lehrbücher – aktuelle Angebote von Springer

Bis zum 5. November 2014 bietet Springer eine Auswahl von digitalen Lehrbücher zum halben Preis an. Die Lehrbücher werden alle als PDF-Dateien ohne DRM angeboten, zusätzlich erhält man bei einem Teil der Titel – ohne Aufpreis – eine ePub-Datei.

Loeffler-ohne_DRM

Hier das Angebot von Springer

1000-Fragen

Hier das Angebot von Springer

Die Auswahl im Springer-Shop ist meist aktueller als bei anderen Anbietern. Bei anderen Anbietern sind zudem die Dateien oft mit einem DRM-Schutz versehen, der die Nutzungsmöglichkeiten einschränkt und Probleme verursachen kann.

Loeffler_mit-DRM

Hier das Angebot von Libreka

Die FAQ-Seiten zu Problemen mit dem DRM-Schutz beachten.

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Multimedia-PDFs statt iBooks?

Seit über zwanzig Jahren haben sich PDF-Dateien als Standard zur Layout-getreuen Darstellung der digitalen Version von Druckwerken u.a. für wissenschaftlichen Veröffentlichungen bewährt.

Seit längerem ist die Einbettung von multimedialen Inhalten in PDF-Dateien möglich. Ein Beispiel ist hier zu finden. Multimedia-PDFs hätten das Potential zu einer Plattform-unabhängige Alternative zu den iBooks von Apple.
Leider ist die Unterstützung von Adobe für die eigene Lösung unzureichend. Die Adobe Reader App für das iPad kann multimediale Inhalte nicht wiedergeben. Ebenso gibt es mit dem Adobe Reader u.a. unter Linux Probleme ( die Weiterentwicklung wurde von Adobe eingestellt ). Zahlreiche alternative PDF-viewer für diverse Betriebssysteme versagen ebenso.

Unidocs Inc. bietet den ezPDF Reader für das iPad an und bewirbt diesen mit der Aussage:
„Only PDF viewer with the embedded multimedia and animation playing capability.“

ezPDFDie eingebettete Audio-Datei wurde beim Test abgespielt, jedoch funktioniert die Wiedergabesteuerung nicht. Die Video-Datei konnte nicht abgespielt werden.

Auch 3D-Objekte können in PDF-Dateien eingebettet werden, aber auch hier fehlt die Unterstützung für Wiedergabe für das iPad.
Ein virtuelles 3D Modell der Lendenwirbelsäule als interaktive 3D-PDF-Datei ist hier zu finden.

Multimedia-PDFs sind somit bisher keine Alternative zu iBooks.

 

 

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iBooks für den Unterricht?

Am 19.1.2012 war die Vorstellung der Software iBooks Author ein Highlight des Apple Events.

Apple wollte damit die Lehrbücher neu erfinden. Dies löste hohe Erwartungen aus. Es wurden jedoch auch die Befürchtung verbreitet, das Apple zum Bildungs-Moloch wird. Beides erfüllte sich bisher nicht.

Als Alternative zum Projekt von Apple führten die Bildungsverlage ihre Plattform-unabhängiges Projekt „Digitale Schulbücher“ ein. Die Umsetzung erfüllte leider die Erwartungen nicht, die man mit digitalen, interaktiven Unterrichtswerken verbindet.

Es tat sich einiges im englischsprachigen Bereich, aber es sollte zwei Jahre dauern, bis die Kategorie Schulbücher im deutschsprachigen iTunes Store verfügbar war.

Self-Publisher traten auf, wie der siebzehn Jahre alte Andreas Konrad Huber. Er erhielt auf der Frankfurter Buchmesse den ersten Deutschen E-Book Awards. Beim Award wird nicht die Qualität der Werke sondern die Gestaltung beurteilt.

Das erste digitale Schulbuch eines deutschen Bildungsverlages erschien am 03.09.2014. Westermann bietet  Diercke – Geographie SI an. Nach Aussagen des Verlages behandelt das E-Book die wesentlichen Unterrichtsinhalte der Jahrgangsstufen 5 bis 9. Es deckt für alle Bundesländern ca. 70% der Lehrplaninhalte ab. Der Aufwand die jedes Bundesländer lehrplanspezifische Versionen herzustellen ist beim derzeitig Mark nicht vertretbar.

Mit dem aktuellen Update von iBooks Author am 16.10.2014 wurden weitere Funktionen und Verbesserungen eingeführt. Es können jetzt epub-Dateien importiert werden. Damit ist es nun möglich E-Books für andere Plattformen zunächst als epub-Datei zu produzieren und diese danach als iBook für das iPad sowie Apple-Rechner zu optimieren.

 

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Geolokalisierung mit dem iPad

Auf Grund der intuitive Bedienung eignet sich das iPad für die Kartenarbeit in der Schule. Hierzu gibt es zahlreiche Apps. Aus Kostengründen wurden von Schulen und Medienzentren überwiegend die Einstiegsmodelle ( 16GB ohne GPS-Modul ) beschafft. Die Geolokalisierung kann bei diesen Geräten in urbanen Bereichen WiFi-basiert erfolgen. Bei guter WLAN-Abdeckung ist das WiFi-basierte Verfahren urbanen Bereichen der GPS-basierten Geolokalisierung überlegen, da häufig Gebäude den GPS-Empfang beeinträchtigen, wie hier zu sehen ist.

Bad_GPS

Eine App zum Aufzeichnen von Tracks auf dem iPad bietet z.B. MotionX an. Die direkte Übergabe des Tracks an andere Karten-Apps ist leider bisher nicht möglich. Die Veröffentlichung der Daten erfolgt über die Weitergabe durch eMail, Twitter oder Facebook. Die eMail wird nicht über die Mail-App des iPad versandt sondern über Server von MotionX. Indem man den Dienst verwendet, gibt man alle Rechte an den Daten ab. Der Track wird von MotionX veröffentlicht und zum Download angeboten. Die eMail wird Werbung versehen. Möchte man dieses nicht, bleibt bei dieser App nur der wenig komfortable Weg über einen Rechner mit iTunes.

MotionX_WiFi

Bei WiFi-basierter Lokalisierung ( gleicher Weg wie oben ) wird der Weg wesentlich besser wiedergegeben.

Bei unzureichender WLAN-Abdeckung benötigt man einen GPS-Empfänger. Handgeräte mit USB-Anschluss sind am iPad nicht direkt nutzbar. Geräte mit Bluetooth-Schnittstelle sind eine Option. In Verbindung mit der App BaseCamp-mobile ist die Übertragung von Tracks z.B. vom Garmin Oregon auf das iPad möglich. Die App ist nicht für das iPad optimiert, aus BaseCamp-mobile ist die direkte Übergabe an andere Apps nicht möglich. Die Daten können per eMail weitergegeben werden, dabei wird die eMail-App auf dem iPad benutzt. Das Garmin Oregon kann nicht als externes GPS-Modul für das iPad eingesetzt werden. Hierfür hier wird z.B. das Garmin Glo angeboten.
Das iPad kann mit einer Hülle für den Einsatz freien Gelände geschützt werden.

Interessante Möglichkeiten bietet das Bad Elf Pro+ in Verbindung mit der App Bad Elf GPS. Im Gegensatz zum Garmin Glo kann das Bad Elf Pro+ intern und somit unabhängig vom iPad Tracks aufzeichnen. Mit der Bad Elf App können später die Tracks auf mehrer gleichzeitig iPad über Bluetooth geladen werden. Ohne externe Umwege können die Daten an Karten- und andere Apps weitergegeben und vielfältig genutzt werden.

Google_EarthDarstellung des GPS-basierten Tracks nach Übergabe der Daten aus der App Bad Elf GPS in die Google Earth App.

Auch ohne iOS-Geräte von Apple ist der Einsatz möglich. Das Gerät wird als exterenes Laufwerk an Rechner und Mobilgeräten mit vollwertigem USB-Anschluß erkannt.
Zur Übertagung der Tracks ist daher keine proprietäre Software erforderlich.

 

 

 

 

 

 

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Denke weiter – kaufe vor Ort!

Bei gedruckten Büchern – soweit diese der Preisbindung unterliegen – bietet der Einkauf bei den großen Versandhändlern keinen Preisvorteil. Auf die Bedeutung des regionalen Handels weist z.B. die Aktion BUY LOCAL hin.

Auch beim regionalen Handel kann online oder per email – z.B. hier – einfach bestellt werden. Die Bücher kann man im Laden abholen oder sich zusenden lassen.

 

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WebGL-Test

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Vanadium-dependent haloperoxidase from Ascophyllum nodosum Touchable 3D-models – from x-ray-crystallography to 3D-Print

 

AscophyllumIn 1984 the first report of a vanadium-dependent haloperoxidase (1) appeared, describing a new type of oxidative enzymes, detected in the seaweed Ascophyllum nodosum ( Phaeophyceae, Fucales, Fucaceae ). Today haloperoxidases are known to be common in algae and have furthermore been detected in fungi and lichen. There are reports from several cDNA-sequencing projects that sequences are very common, which may code for vanadium-dependent haloperoxidases.

The homo-dimeric structure of a vanadium-dependent haloperoxidase (V-BPO) from the brown alga A. nodosum has been solved at 2.0 A resolution (2) (PDB accession code 1QI9). We build a the three dimensional model starting from this data as input for VRML-models using Chimera (3).

Poster_Padua-1The VRML-models were used to print touchable 3D-models on a 3D Printer. 3D Printing is an additive manufacturing process and actually one of the fastest growing industry segments in digital manufacturing. These models were processed and printed in the Laboratory for digital product development and manufacturing at Trier University of Applied Sciences (4) on a ZPrinter 450.

Poster_Padua-3In a preprocessing step the software digitally slices the uploaded VRML-Model into thousands of horizontal layers. The printer then makes thousands of passes across the powder and prints each cross section by depositing a liquid binder and optionally colored ink onto the powder. Where the binder hits, the powder quickly solidifies. Printing at an approximate rate of one vertical inch an hour, the machine deposits layer upon layer of material to create a model embedded in the composite powder. In the post processing step the printed models are depowdered and strengthened by infiltration with epoxy.

Poster_Padua-2The models are useful to encourage discussion by haptic stimulation.

References:

(1)  Vilter, H. Phytochemistry 1984, 23,7, 1387–1390

(2)  Weyand, M., Hecht, H., Kiess, M., Liaud, M., Vilter, H., Schomburg, D. J. Mol. Biol. 1999 293, 595-611 – http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1QI9

(3)  https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/

(4) http://3DPrint.hochschule-trier.de/

In cooperation with M. Hoffmann / T. Brand at the University of Applied Sciences Trier

Posterpresentation at the 9th International Vanadium Symposium 2014 in Padova

 

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Max von Laue – Nobelpreis für Physik 1914

Im Zusammenhang mit der Geschichte der Entdeckung der Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen gibt es widersprüchliche Erzählungen, Vermutungen sowie Mythen und Legenden.

In der Sendung Forschung aktuell / Beitrag vom 02.04.2014 war zu hören:

Zitat:

Die UN haben 2014 zum internationalen Jahr der Kristallografie erklärt. Denn vor 100 Jahren erhielt der Physiker Max von Laue den Nobelpreis für seine Kristallforschungen.

Bedingt durch den ersten Weltkrieg war 1914 die Bekanntgabe und die Vergabe des Nobelpreises nicht möglich. Der Nobelpreis für Physik des Jahres 1914 wurde Laue am 11. November 1915 zuerkannt. Die Urkunde und die Medaille erhielt er 1916 über den deutschen Gesandten in Schweden. Die Feier fand am 6. Juni 1920 statt (s. Lit.).

Ein Videoclip, der anlässlich der Feierlichkeiten aufgenommen wurde, zeigt u.a. Max von Laue und seine Frau.

Im Wiederspruch dazu, findet man hier den Nobelpreisvortag datiert auf den 12. November 1915.

Max von Laue war kein Kristallgraph. Als theoretischer Physiker war er von 1909 bis 1912 als Privatdozent in München. Hier entwickelte er seine Ideen u.a. in Diskussionen mit P.P. Ewald. Er hatte keine eigene Arbeitsgruppe. Für die experimentelle Prüfung seiner Ideen konnte er W. Friedrich und P. Knipping gewinnen. Die Durchführung der Versuche bedurfte der Zustimmung von A. Sommerfeld. Die Beziehung zu Sommerfeld war schwierig. 1912 konnten W. Friedrich und P. Knipping erfolgreich die Beugung der Röntgenstrahlen an Kristallen nachweisen. Der Erfolg wurde von ihnen mit A. Sommerfeld gefeiert, dabei wurde Max von Laue, sehr zu seine Kränkung ausgeschlossen. Durch die Experimente wurde die Welleneigenschaft der Röntgenstrahlen sowie die Gittereigenschaft der Kristalle nachgewiesen.

Nach M. Eckert wird als »Laue-Apparatur« den Besuchern des Deutschen Museums ein Experimentiertisch präsentiert, an dem Max von Laue nie gearbeitet hat.

1912 erfolgte die Veröffentlichung der Entdeckung. Der Autor des theoretischen Teils ist Max Laue, die Autoren des experimentelle Teils sind W. Friedrich und P. Knipping.Pub-Laue

Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen / von W. Friedrich, P. Knipping und M. Laue, München : Verl. der Königlich Bayer. Akad. der Wiss., 1912, S. 303 – 322, 363 – 373, Sitzungsberichte: Bayerische Akademie der Wissenschaften <München> / Mathematisch-Physikalische Klasse

Darauf aufbauend haben W.H.Bragg und W.L.Bragg die ersten Kristallstrukturen aufgeklärt. Video siehe:  http://www.richannel.org

Den Braggs wurde der Nobelpreis für Physik für das Jahr 1915 zugesprochen. Die Braggs kamen nicht zur Feier fand am 6. Juni 1920 nach Stockholm, um nicht mit den Deutschen zusammen zutreffen. Der jüngste Sohn bzw. Bruder R.Ch. Bragg war 1915 gefallen. Erst 1922 hielt W.L.Bragg seine Nobelvortrag, sein Vater tat dieses nie.

Lehrmittelfirmen bieten Geräte zum Nachvollziehen der Experimente an:

www.ld-didactic.de Angebot  Anleitung

www.phywe.de Angebot   Anleitung

Ausbaustufe: jeweils analoge Bildaufnahme, Erweiterung zur digitalen Erfassung möglich:

siehe Angebote:     Leybold     Phywe

 

Literatur

(1) Andre Authier (Autor)
Early Days of X-Ray Crystallography
Oxford University Press (Verlag)
978-0-19-965984-5 (ISBN)

(2) Katharina Zeitz (Autor)
Max von Laue (1879-1960)
Seine Bedeutung für den Wiederaufbau der deutschen Wissenschaft nach dem Zweiten Weltkrieg
Steiner, Franz (Verlag)
978-3-515-08814-5 (ISBN)

(3) Laue’s Discovery of X-ray Diffraction by Crystals
in: P. P. Ewald Fifty Years of X-Ray Diffraction

(4) Acta Crystallographica Section A
Foundations of Crystallography
Volume 68, Part 1 (January 2012)
open access

(5) Michel Eckert, Mythos „Original“. In: Kultur & Technik, 2012, Heft 3, S. 40-41.

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