Materie und Material

PSI-Forscher haben gezeigt, wie sich schnellere und genauere Quantenbits erschaffen liessen. Die zentralen Elemente sind dabei magnetische Atome aus der Klasse der sogenannten Seltenen Erden, die gezielt in das Kristallgitter eines Materials eingebracht würden.

Am Paul Scherrer Institut PSI haben Forschende gemeinsam mit einer Firma einen Raum konstruiert, der einer der am besten magnetisch abgeschirmten Orte auf der Erde ist. Mit seiner Hilfe wollen sie einige der letzten Rätsel der Materie lösen und der Antwort auf eine fundamentale Frage näher kommen: Warum gibt es überhaupt Materie und damit auch uns selbst?

Die operando-Röntgenspektroskopie erlaubt einen Blick ins Innere laufender Chemiereaktoren. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), am Paul Scherrer Institut PSI und an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Frankreich setzen die Methode erfolgreich ein.

Am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL des Paul Scherrer Instituts PSI wird zurzeit die zweite Strahllinie in Betrieb genommen. Mittels «Athos» wollen Forschende verstehen, wie Katalysatoren funktionieren oder Biomoleküle Erbkrankheiten verursachen.

Messungen an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS haben dabei geholfen zu verstehen, wie der bisher einzige bekannte natürliche Protein-Mineral-Kristall gebildet wird. Er ist Teil des faszinierenden Glasgerüsts von tierischen Schwämmen.

Forschende am Paul Scherrer Institut PSI haben besondere Nano-Wirbel in einem Material zum ersten Mal nachgewiesen: sogenannte antiferromagnetische Skyrmionen.

Forschende am PSI haben ein Material untersucht, das sich für zukünftige Anwendungen in der Datenspeicherung eignen könnte. Mit einem Trick haben sie die Kristallstruktur ihrer Probe gezielt verzerrt und dabei vermessen, wie dies die magnetischen und elektronischen Eigenschaften beeinflusst.

Zeolithe sind bereits heute unerlässliche Hilfsmittel in der chemischen Industrie – Forschende vom Paul Scherrer Institut PSI und von der ETH Zürich schlagen jetzt Wege vor, diese noch leistungsstärker zu machen.

Mit dem Hochintensitäts-Protonenbeschleuniger HIPA erzeugt das Paul Scherrer Institut Elementarteilchen, um zu klären, wie das Universum aufgebaut ist. Mithilfe von Pionen, Myonen und Neutronen führen die Forschenden Experimente durch, um das Standardmodell der Elementarteilchenphysik zu überprüfen.

Exotische Atome, in denen Elektronen durch andere Teilchen ersetzt werden, ermöglichen tiefe Einblicke in die Quantenwelt. Nach acht Jahren gelang einer internationalen Gruppe von Forschenden an der Pionenquelle des PSI ein schwieriges Experiment: Sie schufen ein künstliches Atom, sogenanntes «pionisches Helium».

Am Paul Scherrer Institut PSI haben Forschende Einblicke in ein vielversprechendes Material für organische Leuchtdioden (OLEDs) erhalten. Das neue Verständnis wird helfen, Leuchtmaterialien mit hoher Lichtausbeute zu entwickeln, die kostengünstig herzustellen sind.

Die neue Strahllinie am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL des PSI ist schon bald einsatzbereit. Im Dezember lieferte «Athos» das erste Mal Laserlicht − zur Freude der Forschenden, die mit dem Aufbau betreut sind, sogar früher als erwartet.

Tomogramme aus dem Inneren von Fossilien, Hirnzellen oder Computerchips liefern neue Erkenntnisse über feinste Strukturen. Die 3-D-Bilder gelingen mithilfe der Röntgenstrahlen der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS dank eigens entwickelter Detektoren und raffinierter Computeralgorithmen.

Mit einer neu entwickelten Untersuchungsmethode konnten Forschende die magnetische Struktur im Inneren eines Materials mit Nanometer-Auflösung abbilden. Ihnen gelang ein kurzer «Film» aus sieben Bildern, der erstmalig in 3-D zeigt, wie sich winzige Wirbel der Magnetisierung tief im Inneren eines Materials verändern.

Am 10. Februar soll die ESA-Mission «Solar Orbiter» starten. Mit dabei ist auch das Schweizer Röntgen-Teleskop STIX – mit Detektoren entwickelt am PSI.

Forschenden des PSI simulieren und modellieren sowohl Grossforschungsanlagen als auch Experimente, zum Beispiel in den Material- und Biowissenschaften. Wie sie dabei vorgehen erklärt Andreas Adelmann, Leiter des PSI Labors für Simulation und Modellierung.

Traditionell werden Geigen lackiert, um sie vor Luftfeuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Ein Wissenschaftler-Team hat am PSI untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Anstriche auf das Instrument haben. Tatsächlich sollte man auf den Lack keinesfalls komplett verzichten.

Forschende des Labors für Simulation und Modellierung des PSI lösen durch die Kombination von Theorie, Modellierung und Hochleistungsrechnen komplexeste Probleme. Mit leistungsfähigen Computern simulieren sie kleinste Moleküle oder Grossforschungsanlagen.