Scientific Highlighs Swiss Light Source (SLS) 2015

Three-dimensional rendering of two cells in their medium confined in a glass microcapillary of about 18 micron diameter. Colors indicate different organelle types with different mass densities.

Mass density distribution of intact cell ultrastructure

The determination of the mass density of cellular compartments is one of the many analytical tools that biologists need to unravel the extremely complex structure of biological systems. Cryo X-ray nanotomography reveals absolute mass density maps of frozen hydrated cells in three dimensions.

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3-D-Nanostruktur eines Knochens sichtbar gemacht

Medienmitteilungen Biologie Forschung mit Synchrotronlicht Health Innovation

Knochen bestehen aus winzigen Fasern, die etwa tausend Mal feiner sind als ein menschliches Haar. Mit einer neuartigen computerbasierten Auswertungsmethode konnten Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI zum ersten Mal die Anordnung dieser Nanostrukturen innerhalb eines gesamten Knochenstücks sichtbar machen.

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Schematic of a Weyl semimetal with spin polarized Fermi arcs on its surfaces connecting the projections of two Weyl nodes with opposite chirality.

Observation of Fermi-Arc Spin Texture in TaAs

The study of nontrivial topological semimetals (TSM) is an emerging subject, providing a new frontier in topological aspects beyond insulators. Here, we have investigated the spin texture of surface Fermi arcs in the recently discovered Weyl semimetal TaAs using spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy. The experimental results demonstrate that the Fermi arcs are spin polarized. The measured spin texture fulfills the requirement of mirror and time-reversal symmetries and is well reproduced by our first-principles calculations, which gives strong evidence for the topologically nontrivial Weyl semimetal state in TaAs. The consistency between the experimental and calculated results further confirms the distribution of chirality of the Weyl nodes determined by first principles calculations.

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Cousin des Elektrons nach 86 Jahren gefunden

Zukunftstechnologien Forschung mit Synchrotronlicht

Physiker des Paul Scherrer Instituts PSI gemeinsam mit Kollegen aus China sowie von der ETH Zürich und der ETH Lausanne EPFL haben bei Versuchen an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS ein Teilchen nachgewiesen, dessen Existenz bereits vor 86 Jahren vorausgesagt worden war. Es handelt sich um ein Mitglied der Teilchenfamilie, zu denen auch das Elektron, der Träger elektrischer Ströme, gehört. Anders als das Elektron hat das neue Teilchen aber keine Masse und es kommt nur in einer bestimmten Klasse von Materialien vor, die als Weyl-Halbmetalle bezeichnet werden.

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Struktur der Betonkrankheit entschlüsselt

Medienmitteilungen Forschung mit Synchrotronlicht Zukunftstechnologien

Wenn Brücken, Staumauern und andere Bauwerke aus Beton nach einigen Jahrzehnten von dunklen Rissen durchzogen sind, dann ist die sogenannte Betonkrankheit die Ursache. Wie das Material, das in diesen Rissen entsteht, auf der Ebene einzelner Atome aufgebaut ist, haben jetzt Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Empa entschlüsselt - und dabei eine bislang unbekannte kristalline Anordnung der Atome entdeckt.

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Röntgenforschung im Ufo

Zukunftstechnologien Grossforschungsanlagen Forschung mit Synchrotronlicht

Die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS fällt zuerst durch ihr markantes Gebäude auf. Innen beeindruckt sie mit Spitzenforschung. Ein Streifzug durch die Welt, in der Elektronen Slalomkurse einlegen und Röntgenstrahlen Proteine entschlüsseln.

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Der Schlüssel für schnelles Aufladen einer Lithiumionen-Batterie

Medienmitteilungen Energie und Klima Forschung mit Synchrotronlicht

Lithiumeisenphosphat-Batterien sind sehr langlebig und lassen sich relativ schnell aufladen. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI, der ETH Zürich und der Forschungs- und Entwicklungslabore von Toyota zeigen in einer neuen Studie die Gründe für diese Eigenschaften. Die Erkenntnisse wurden möglich dank Messungen mit einer neuen Methode an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI.

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Auf der Suche nach dem kleinsten Bit

Zukunftstechnologien Forschung mit Synchrotronlicht Materialforschung

Für immer kompaktere Speichermedien der Zukunft müssen magnetische Bereiche – die Speicherbits – immer kleiner werden. Doch wie klein kann ein Magnet überhaupt werden? Frithjof Nolting und seine Kollegen erforschen am Paul Scherrer Institut PSI den Nanomagnetismus.

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3D image of the buckyball structure investigated. In the right picture the distribution of Cobalt is shown in orange. (The solid line corresponds to 1 micrometre or 1 thousandth of a millimetre).

Element-Specific X-Ray Phase Tomography of 3D Structures at the Nanoscale

Recent advances in fabrication techniques to create mesoscopic 3D structures have led to significant developments in a variety of fields including biology, photonics, and magnetism. Further progress in these areas benefits from their full quantitative and structural characterization.

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Schematics of the iMott spin detector attached to an ARPES analyzer.

Concept of a multichannel spin-resolving electron analyzer based on Mott scattering

The spin of electron plays a crucial role in many physical phenomena, ranging from the obvious example of magnetism, via novel materials for spintronics applications, to high-temperature superconductivity. Spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy (SARPES) gives the most direct access to the spin aspects of the electronic structure, but the one-channel detection principle of all presently available SARPES spectrometers severely limits their efficiency. A team of Swiss and Russian scientists has developed a revolutionary concept of a multichannel electron spin detector based on Mott scattering as the spin selective process and imaging-type electron optics.

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(a) Rhombohedral distortion of the pseudocubic La1−xSrxMnO3 lattice; (b) GGA+U theoretical FS; (c,d) Experimental FS cross-sections, with the shadow contours manifesting the lattice distortion.

Fermi Surface of Three-Dimensional La1−xSrxMnO3 Explored by Soft-X-Ray ARPES: Rhombohedral Lattice Distortion and its Effect on Magnetoresistance

A research team led by scientists from the Swiss Light Source has for the first time established three-dimensional (3D) electronic structure of the perovskite compound La1−xSrxMnO3 connected with its colossal magnetoresistance. Instrumental for this study has been the use of the new experimental technique of soft-x-ray ARPES, available at the ADRESS beamline, with its intrinsically sharp definition of 3D electron momentum.

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Multiresolution X-ray tomography, getting a clear view of the interior

Researchers at PSI have developed a technique that combines tomography measurements at different resolution levels to allow quantitative interpretation for nanoscale tomography on an interior region of interest of the sample. In collaboration with researchers of the institute AMOLF in the Netherlands and ETH Zurich in Switzerland they showcase their technique by studying the porous structure within a section of an avian eggshell. The detailed measurements of the interior of the sample allowed the researchers to quantify the ordering and distribution of an intricate network of pores within the shell.

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Nanometer in 3-D

Medienmitteilungen Zukunftstechnologien Forschung mit Synchrotronlicht Mikro- und Nanotechnologie

Forschende haben 3-D-Bilder winziger Objekte erzeugt und konnten dabei sogar 25 Nanometer grosse Details (1 Nanometer = 1 Millionstel eines Millimeters) sichtbar machen. Dabei haben sie nicht nur die Form der Untersuchungsgegenstände bestimmen können, sondern auch gezeigt, wie ein bestimmtes chemisches Element (Kobalt) darin verteilt ist und ob es in einer chemischen Verbindung oder in Reinform vorliegt.

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Batman zeigt den Weg zu kompakter Datenspeicherung

Medienmitteilungen Zukunftstechnologien Forschung mit Synchrotronlicht Materialforschung

Forschenden am Paul Scherrer Institut PSI ist es gelungen, winzige magnetische Strukturen mit Laserlicht umzuschalten und die Veränderung zeitlich zu verfolgen. Dabei blinkte kurz ein nanometergrosser Bereich auf, der skurrilerweise an das Fledermaus-Symbol von Batman erinnert. Die Forschungsergebnisse könnten die Datenspeicherung auf Festplatten kompakter, schneller und effizienter machen.

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Magnetization dynamics inside a 5 µm x 5 µm structure.(a) Time-resolved PEEM images using XMCD as a magnetic contrast mechanism recorded at a given time delay t after the laser pulse and (b) extracted XMCD contrast as a function of the time delay t for three different ROI, defined in the inset image by the coloured area superimposed on the non-dichroic X-ray absorption of the structure. The 0° incoming laser direction with respect to the structure edge is indicated in the inset by the laser in-plane wave v…

Nanoscale sub-100 picosecond all-optical magnetization switching in GdFeCo microstructure

Ultrafast magnetization reversal driven by femtosecond laser pulses has been shown to be a promising way to write information. Seeking to improve the recording density has raised intriguing fundamental questions about the feasibility of combining ultrafast temporal resolution with sub-wavelength spatial resolution for magnetic recording. Here we report on the experimental demonstration of nanoscale sub-100 ps all-optical magnetization switching, providing a path to sub-wavelength magnetic recording.

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