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Winzige Magnete imitieren Dampf, Wasser und Eis
Aus einer Milliarde winziger Magnete haben Forschende am Paul Scherrer Institut PSI ein künstliches Material erschaffen, ein sogenanntes Metamaterial. Überraschenderweise zeigt sich nun, dass seine magnetischen Eigenschaften sich je nach Temperatur ändern, so dass es verschiedene Zustände einnehmen kann; ähnlich wie Wasser einen gasförmigen, flüssigen und festen Zustand hat.
Der Schlüssel für schnelles Aufladen einer Lithiumionen-Batterie
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.
Auf der Suche nach dem kleinsten Bit
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.
Kleinstmöglicher Lichtblitz erzeugt
Am Paul Scherrer Institut ist es Forschenden gelungen, den kleinstmöglichen Blitz aus Terahertzlicht zu erzeugen. Damit eröffnet sich ein neuer Weg, um die Eigenschaften von Materialien zu untersuchen.
Neue Details der Reizübertragung in Lebewesen aufgedeckt
Forschende decken neue Details darüber auf, wie die Zellen von Lebewesen Reize verarbeiten. Im Mittelpunkt stehen sogenannte G-Proteine, die helfen, Reize, die von aussen bei einer Zelle ankommen, ins Zellinnere weiterzuleiten. Die Studie zeigt erstmals, welcher Teil der G-Proteine für deren Funktion entscheidend ist . Von den Ergebnissen berichten Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI, der ETH Zürich, des Pharmaunternehmens Roche und des britischen MRC Laboratory of Molecular Biology in der jüngsten Ausgabe des Fachmagazins Nature Structural and Molecular Biology.
Magnete aus unmagnetischen Metallen
Ein international zusammengesetztes Forschungsteam hat zum ersten Mal gezeigt, wie man von Natur aus unmagnetische Metalle wie etwa Kupfer magnetisch machen kann. Die Entdeckung könnte helfen, neuartige Magnete für unterschiedlichste technische Anwendungen zu entwickeln. Messungen, die für das Verständnis des Phänomens entscheidend waren, wurden am PSI durchgeführt. Nur hier lassen sich magnetische Vorgänge im Inneren von Materialien in dem nötigen Detail untersuchen.
Radioaktive Abfälle in der Zementfalle
Schwach- und mittelaktive nukleare Abfälle bleiben in einem geologischen Tiefenlager über mehrere Tausend Jahre in Zementmaterialien verpackt. Forschende des Paul Scherrer Instituts und des Karlsruher Instituts für Technologie haben nun gezeigt, wie Zement die Bewegungsfreiheit der radioaktiven Substanzen einschränkt. Das verbessert das Verständnis der Prozesse, die in dieser ersten Phase der Tiefenlagerung ablaufen werden.
Protonen gegen Tumore
Interview mit Damien Charles WeberDamien Charles Weber ist seit 2013 Leiter und Chefarzt des Zentrums für Protonentherapie, dem einzigen Zentrum dieser Art in der Schweiz. In diesem Interview spricht er über die Erfolge der Protonentherapie bei der Krebsbehandlung und die Ziele, die für die nächsten Jahre in diesem Bereich anvisiert sind.
Sieben Nanometer für die Elektronik der Zukunft
Forschenden des Paul Scherrer Instituts ist es gelungen, in einem Halbleitermaterial regelmässige Muster zu erzeugen, die 16 Mal kleiner sind als diejenigen heutiger Computer-Chips. Damit haben sie einen wichtigen Schritt zu noch kleineren Computerbauteilen gemacht. Strukturen dieser Grösse sieht die Industrie als Standard für das Jahr 2028 vor.
Feinstaub aus modernen Benzinmotoren schadet unserer Lunge
Studien belegen seit Jahren, dass Feinstaub aus Benzinmotoren zu Gesundheitsschäden führt. Auch moderne Motorentechnologie bietet da keine Abhilfe, wie Forschende der Universität Bern und des Paul Scherrer Instituts PSI zeigen.
Gemeinsam statt einsam
An SwissFEL und SLS Biomoleküle entschlüsseln: Proteine sind ein begehrtes, aber widerspenstiges Forschungsobjekt. Eine für Freie-Elektronen-Röntgenlaser wie dem zukünftigen SwissFEL des PSI entwickelte Methode soll ihre Erforschung nun ein grosses Stück vorantreiben. Dabei werden viele identische, kleine Proteinproben in kurzen Abständen hintereinander mit einem Röntgenstrahl durchleuchtet. Damit wird ein bisheriges Hauptproblem der Erforschung von Proteinen umgangen: Proben in ausreichender Grösse herzustellen.
Erste Undulatoren im SwissFEL-Gebäude
Die ersten Undulator-Gestelle sind im SwissFEL-Gebäude angekommen. Rund ein halbes Jahr dauert nun die Fertigmontage. Danach werden die fertigen Undulatoren zur Installation in den SwissFEL-Beschleunigertunnel gebracht.
Aus dem Innern einer Eierschale
Winzige Bläschen im Innern von Eierschalen liefern die Stoffe, die das Wachstum der Schale stimulieren und steuern. Mit einer neuartigen Tomografie-Technik haben Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI, der ETH Zürich und des niederländischen AMOLF-Instituts diese Bläschen erstmals in 3D abbilden können. Sie heben damit eine alte Einschränkung tomografischer Bilder auf und hoffen, dass eines Tages auch die Medizin von ihrer Methode profitiert.
Forschen Richtung Zukunft
Interview mit Gabriel AeppliSeit 2014 ist Gabriel Aeppli Leiter des Forschungsbereichs Synchrotronstrahlung und Nanotechnologie am PSI. Zuvor hat der gebürtige Schweizer in London ein führendes Forschungszentrum für Nanotechnologie aufgebaut. Im Interview erläutert Aeppli wie sich die Forschungsansätze der Zukunft an den Grossforschungsanlagen des PSI umsetzen lassen und spricht über seinen Blick auf die Schweiz.
Benzin aus dem Nanoreaktor
Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI und der ETH Zürich ist es gelungen, einen winzigen chemischen Reaktor im Labor herzustellen, mit dem eines Tages Benzin und Diesel kostengünstiger und nachhaltiger als heute herzustellen sein könnten. Die Wissenschaftler veränderten gezielt Nanometer kleine, poröse Zeolithkristalle und bauten so einen Nanoreaktor, der zwei der Umwandlungsschritte bei der Herstellung von Kohlenwasserstoffen vollziehen kann.
Gespaltener Röntgenblitz zeigt schnelle Vorgänge
SwissFEL, der Röntgenlaser des PSI, wird die einzelnen Schritte sehr schneller Vorgänge sichtbar machen. Ein neues Verfahren soll besonders genaue Experimente ermöglichen: Dabei werden die einzelnen Röntgenblitze in mehrere Teile aufgespalten, die nacheinander am Untersuchungsobjekt ankommen. Das Prinzip des Verfahrens erinnert an die Ideen der frühesten Hochgeschwindigkeitsfotografie.
Nanometer in 3-D
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.
Benzin schlägt Bergbau
Verbleites Benzin dominierte bis zu seinem Verbot die Bleiemissionen in SüdamerikaVerbleites Benzin war in Südamerika bis zu seinem Verbot eine stärkere Quelle von Emissionen des giftigen Schwermetalls Blei als der Bergbau. Dies, obwohl die Gewinnung von Metallen aus den Minen der Region historisch grosse Mengen Blei in die Umwelt setzte. Den Nachweis für die Dominanz von verbleitem Benzin haben Forschende des PSI und der Universität Bern anhand von Messungen im Eis eines bolivianischen Gletschers erbracht. Blei aus dem Strassenverkehr in den Nachbarländern belastete demnach die Luft ab den 1960er Jahren doppelt so stark wie der regionale Bergbau. Die Studie erscheint am 6. März 2015 in der Fachzeitschrift Science Advances.
Vorbereitet für den SwissFEL
Seit Jahren testen PSI-Forschende Experimentiermethoden, die am Röntgenlaser SwissFEL Einblicke in neuartige Materialien für elektronische Geräte ermöglichen werden. Mit einem besonderen Trick bringen sie dafür die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI dazu, Licht zu erzeugen, das ähnliche Eigenschaften hat, wie dasjenige des SwissFEL. So konnten die Forschenden zeigen, dass die geplanten Experimente im Grundsatz möglich sind und den Bau des entsprechenden Messplatzes am SwissFEL vorschlagen.
PSI-Fachwissen stärkt Forschung für die Energiewende
Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI beteiligen sich an mehreren Projekten des neuen Nationalen Forschungsprogramms Energiewende (NFP70) des Schweizerischen Nationalfonds SNF. Die PSI-Fachleute setzen sich dabei mit Fragestellungen wie den Feinstaubemissionen von Holzheizungen, der ganzheitlichen Bewertung von Energietechnologien und der Herstellung von Halbleiter-Bauteilen für neuartige Transformatoren auseinander.