Materie und Material

Forschende des PSI haben an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS ein neuartiges kristallines Material untersucht, das bislang nie gesehene elektronische Eigenschaften zeigt. Unter anderem konnten sie eine neue Sorte Quasiteilchen nachweisen: sogenannte Rarita-Schwinger-Fermionen.

Forschende des PSI haben mithilfe der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS ein neues Phänomen des Magnetismus entdeckt. Dabei verhalten sich bestimmte Atomgruppen wie ein Kompass, der nach Westen zeigt. Damit könnten Computer wesentlich leistungsfähiger werden.

Kleiner, schneller und vor allem energieeffizienter soll die Elektronik werden. Auch in mehreren Forschungsgruppen am PSI sind diese Themen präsent. Von schrittweisen Verbesserungen bis zum kompletten Umdenken – wer tüftelt derzeit woran?

Eine von PSI-Forschenden neu entwickelte Methode macht Röntgenbilder von Materialien noch besser. Die Forschenden bewegten dafür eine optische Linse und nahmen dabei Einzelbilder auf. Mit Hilfe von Computeralgorithmen errechneten sie daraus ein Gesamtbild.

Macht man elektronische Bauteile kleiner, werden sie leider heisser. Auch ist bald die Grenze der technisch machbaren Verkleinerung erreicht. Am PSI arbeiten Gabriel Aeppli und Christian Rüegg an grundlegend neuen, physikalischen Lösungen für bessere Rechner und Datenspeicher.

Ein am PSI entwickelter Detektor namens POLAR hat von einer Weltraumstation aus Daten sogenannter Gammablitze gesammelt. Dies hilft nun, diese extrem energiereichen Lichtblitze besser zu verstehen.

Ein Team mit drei Forschenden aus dem ETH-Bereich wurde mit einem prestigeträchtigen EU-Förderpreis ausgezeichnet. Heute erhielten sie den von der EU unterzeichneten Vertrag zur Bestätigung der ausserordentlich hohen Finanzierung in Höhe von 14 Millionen Euro. Damit werden sie Quanteneffekte untersuchen, die das Rückgrat der Elektronik der Zukunft bilden könnten.

Vom Einsatz multiferroischer Materialien verspricht man sich energiesparsamere Computer, weil für die magnetische Datenspeicherung ein elektrisches Feld ausreichen würde. Forschende am PSI haben ein solches Material jetzt für die Betriebstemperaturen von Computern tauglich gemacht.

Kurz nach dem Urknall entstanden unter anderem radioaktive Atome des Typs Beryllium-7. Heute sind diese im gesamten Universum längst zerfallen. Eine Probe aus am PSI künstlich hergestelltem Beryllium-7 hat nun Forschenden geholfen, die ersten Minuten des Universums besser zu verstehen.

Von einem neuartigen Leistungstransistor aus Galliumnitrid verspricht sich die Elektronikindustrie erhebliche Vorteile gegenüber derzeit eingesetzten Hochfrequenztransistoren. Doch noch sind eine Vielzahl grundlegender Eigenschaften des Materials unbekannt. Forschende am Paul Scherrer Institut PSI haben nun erstmals den Elektronen im angesagten Transistor beim Fliessen zugeschaut. Sie nutzten dafür eine der weltweit besten Quellen für weiches Röntgenlicht an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI.

Der 16. Mai ist der Internationale Tag des Lichts. Die am PSI betriebene Forschung mit Licht ermöglicht Fortschritte in der Biologie und Pharmazie, dient aber auch zur Entwicklung neuer Materialien für die Datenspeicherung oder neuer medizinischer Technologien.

Nirgendwo auf der Welt wurden bereits so viele Augentumore mit Protonen bestrahlt wie am PSI. Doch bevor die betroffenen Patienten nach Villigen gehen, müssen sie nach Lausanne: zur Vorbehandlung bei Ann Schalenbourg in der Jules-Gonin-Augenklinik. Die seit mehr als dreissig Jahren bestehende Zusammenarbeit zwischen der Klinik und dem PSI ist einzigartig und rettet den meisten Patienten ihr krankes Auge.

Konkrete Empfehlungen zur Produktionssteigerung von Keramikbauteilen erhielt der ABB-Standort Wettingen. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI hatten die Bauteile mittels Neutronen-Bildgebung untersucht. Anhand der Aufnahmen konnten die ABB-Mitarbeitenden sehen, wo es noch Potenzial für eine Prozessoptimierung gibt. Diese Machbarkeitsstudie wurde vom Hightech Zentrum Aargau gefördert.

Oles Sendetskyi, Gewinner eines Founder Fellowships am Paul Scherrer Institut PSI, will die Umpolung von Nanomagneten nutzen, um eine nachhaltige Stromquelle für Kleingeräte zu entwickeln.

Keine Hinweise auf Dunkle Materie aus Axionen – Ergebnis eines Experiments am Paul Scherrer Institut PSI schränkt Theorien zur Natur Dunkler Materie weiter ein.

Mit Hilfe von Neutronen werden am Paul Scherrer Institut PSI antike Metallobjekte durchleuchtet. Dadurch erkennen Forscher, was in ihrem Innern verborgen ist, wie sie hergestellt wurden – und wie sie sich erhalten lassen.

Federica Marone durchleuchtet Objekte mit hochintensiven Röntgenstrahlen, Eberhard Lehmann mit Neutronen. Beide haben mit ihren Anwendungen schon Paläontologen und Archäologen einen neuen Blick in die Vergangenheit eröffnet.

Aldo Antognini liegen Physik und Geselligkeit im BlutMehr als 2'200'000 Franken hat Aldo Antognini von der EU für sein neuestes Experiment bekommen. Er will herausfinden, wie der Magnetismus im Proton verteilt ist. Dabei wird der Teilchenphysiker nicht nur seine wissenschaflichen und technischen, sondern auch seine sozialen Talente einsetzen können.

Zum ersten Mal haben Forschende die Richtungen der Magnetisierung in einem dreidimensionalen magnetischen Objekt sichtbar gemacht. Die kleinsten Details in ihrer Visualisierung waren dabei zehntausend Mal kleiner als ein Millimeter. In der sichtbar gemachten magnetischen Struktur stach eine Art von Muster besonders hervor: magnetische Singularitäten namens Bloch-Punkte, die bisher nur in der Theorie bekannt waren.

Ein Freie-Elektronen-Röntgenlaser (FEL) kann extrem schnelle Prozesse sichtbar machen. Ende 2017 werden die ersten Pilotexperimente am Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL am Paul Scherrer Institut PSI stattfinden. Zwei aktuelle Publikationen in Science und Nature Communications zeigen, welch herausragende Wissenschaft an einer solchen Anlage möglich ist. Die Arbeiten wurden am Röntgenlaser LCLS in Kalifornien durchgeführt. Mittlerweile sind zwei der führenden Autoren als Wissenschaftler ans PSI übergesiedelt, um ihre Erfahrung beim Ausbau des SwissFEL einzubringen.