Lab News & Scientific Highlights
Schon frühe Säugetiere waren beim Essen wählerisch
Aktuellste Untersuchungen an Fossilien winziger Säugetiere aus dem südlichen Wales liefern neue Erkenntnisse über den Speisezettel unserer frühesten Vorfahren. Dabei stellte sich heraus, dass à anders als bislang vermutet - schon bei den frühesten Säugetieren verschiedene Arten auf verschiedene Nahrung spezialisiert waren. Darüber berichten Forschende Forscher der Universitäten Bristol und Leicester in der neuesten Ausgabe des Fachjournals Nature. Ihre Erkenntnisse beruhen auf Untersuchungen, die mithilfe von Röntgentomografie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts durchgeführt wurden. Die Ergebnisse helfen zu verstehen, wie Eigenschaften entstanden sind, die heutige Säugetiere auszeichnen.
Fast scanning coherent X-ray imaging using Eiger
The smaller pixel size, high frame rate, and high dynamic range of next-generation photon counting pixel detectors expedites measurements based on coherent diffractive imaging (CDI). The latter comprises methods that exploit the coherence of X-ray synchrotron sources to replace imaging optics by reconstruction algorithms. Researchers from the Paul Scherrer Institut have recently demonstrated fast CDI image acquisition above 25,000 resolution elements per second using an in-house developed Eiger detector. This rate is state of the art for diffractive imaging and even on a par with the fastest scanning X-ray transmission instruments. High image throughput is of crucial importance for both materials and biological sciences for studies with representative population sampling.
Phasenkontrast verbessert Mammografie
Mithilfe des Phasenkontrast-Röntgens ist es Forschenden der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts PSI und des Kantonsspitals Baden gelungen, Mammografien zu erstellen, anhand derer Brustkrebs und dessen Vorstufen präziser beurteilt werden können. Das Verfahren könnte dazu beitragen, Biopsien gezielter einzusetzen und Nachfolgeuntersuchungen zu verbessern.
3-D-Film zeigt das Innere fliegender Insekten
Mithilfe von Röntgenlicht aus der SLS konnten Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Flugmuskeln von Fliegen in 3-D erstellt werden. Ein Team von Wissenschaftlern der Oxford University, des Imperial Colleges (London) und des Paul Scherrer Instituts PSI entwickelte ein bahnbrechendes, neuartiges CT-Aufnahmeverfahren, mit dem sie das Innere von fliegenden Insekten filmen konnten. Die Filme gewähren einen Einblick in die Tiefe eines der komplexesten Mechanismen der Natur und zeigen, dass Strukturverformungen entscheidend dafür sind, wie eine Fliege ihren Flügelschlag steuert.
X-ray tomography reaches 16 nm isotropic 3D resolution
Researchers at PSI reported a demonstration of X-ray tomography with an unmatched isotropic 3D resolution of 16 nm in Scientific Reports. The measurement was performed at the cSAXS beamline at the Swiss Light Source using a prototype instrument of the OMNY (tOMography Nano crYo) project. Whereas this prototype measures at room temperature and atmospheric pressure, the OMNY system, to be commissioned later this year, will provide a cryogenic sample environment in ultra-high vacuum without compromising imaging capabilities. The researchers believe that such a combination of advanced imaging with state-of-the-art instrumentation is a promising path to fill the resolution gap between electron microscopy and X-ray imaging, also in case of radiation-sensitive materials such as polymer structures and biological systems.
Unique insight into carbon fibers on the nanoscale
The investigation of the mechanical properties of carbon fibers benefits from highly resolved three-dimensional density maps within representative volumes, but such images are not easily obtained with standard methods. Scientists from the Paul Scherrer Institut in collaboration with Honda R&D in Germany have recently visualized density distributions on the sub-micrometer scale within entire carbon fiber sections, revealing surprising graphite distributions within the fibers. This capability will prove useful for the systematic characterization of fibers, contributing to the development of light and robust materials at lower costs.
Neues Diagnoseverfahren bei Brustkrebs vielversprechend
Ein neues Mammografie-Verfahren könnte laut einer soeben veröffentlichten Studie einen deutlichen Mehrwert für die Diagnose von Brustkrebs in der medizinischen Praxis bringen. Die am PSI in Zusammenarbeit mit dem Brustzentrum des Kantonsspitals Baden und dem Industriepartner Philips entwickelte Methode macht bereits kleinste Gewebeveränderungen besser sichtbar. Dies könnte potenziell die Früherkennung von Brustkrebs verbessern. Zukünftig sollen Studien an Frauen mit einer Brustkrebserkrankung den Mehrwert der Methode endgültig belegen.
Mit Röntgenstrahlen der Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus auf der Spur
Mithilfe von Röntgen-Tomographie haben Forschende die Vorgänge in Materialien von Batterie-Elektroden detailliert untersuchen können. Anhand hochaufgelöster 3D-Filme zeigen sie auf, weshalb die Lebensdauer der Energiespeicher begrenzt ist.
Zähnen
Mit Hilfe von Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI ist es Paläontologen der Universität Bristol gelungen, ein Rätsel um den Ursprung der ersten Wirbeltiere mit harten Körperteilen zu lösen. Sie haben gezeigt, dass die Zähne altertümlicher Fische (der sogenannten Conodonten) unabhängig von den Zähnen und Kiefern heutiger Wirbeltiere entstanden sind. Die Zähne dieser Wirbeltiere haben sich vielmehr aus einem Panzer entwickelt, der dem Schutz vor den Conodonten, den ersten Raubtieren, diente.