Medienmitteilungen

Das erst im vergangenen Jahr entdeckte Weyl-Fermion bewegt sich in Materialien praktisch ohne Widerstand. Nun zeigen Forscher einen Weg, wie man es in elektronischen Bauteilen einsetzen könnte.

Ein vorbildliches Beispiel, wie Grundlagenforschung einen handfesten Beitrag zur Wirtschaft leistet, ist die Firma DECTRIS – ein 2006 gegründetes und inzwischen erfolgreiches Spin-off des Paul Scherrer Instituts. Die neueste Entwicklung von DECTRIS ist ein Detektor namens EIGER, der bei Röntgenstrahl-Messungen an grossen Forschungsanlagen eingesetzt wird. EIGER trägt dort unter anderem zur Erforschung neuer Medikamente bei.

Seltenheit eines Teilchenzerfalls vermessenIm sogenannten MEG-Experiment am PSI suchen Forschende nach einem extrem unwahrscheinlichen Zerfallspfad bestimmter Elementarteilchen namens Myonen. Genauer gesagt beziffern sie eben diese Unwahrscheinlichkeit. Ihre neueste Zahl lautet: Dieser Zerfall geschieht in weniger als 1 zu 2,4 Billionen der Fälle. Mithilfe dieses Ergebnisses können theoretische Physiker aussortieren, welche ihrer Ansätze zur Beschreibung des Universums der Realität standhalten.

Im Januar und Februar 2016 wurden unter strengen Sicherheitsvorkehrungen rund 20kg Plutonium im Eigentum des Bundes in die USA transportiert. Es handelt sich dabei um Material, das seit den 1960er Jahren auf dem Areal des heutigen Paul Scherrer Instituts (PSI) gelagert worden war. Das Plutonium stammte aus wiederaufbereiteten Brennstäben des von 1960 bis 1977 betriebenen Forschungsreaktors Diorit. Der Bundesrat beschloss 2014 im Rahmen des Nuclear Security Summit-Prozesses, das Plutoniumlager aufzulösen und damit zur weltweiten Sicherung von Nuklearmaterial beizutragen.

Forschende des Paul Scherrer Instituts haben in grosser Zahl detaillierte Modelle des Matterhorns erzeugt, die jeweils weniger als ein Zehntel eines Millimeters gross sind. Damit führen sie vor, wie so feine 3-D-Objekte in Serie hergestellt werden könnten. Materialien, deren Oberfläche mit einem Muster aus solchen winzigen 3-D-Strukturen versehen ist, haben oft besondere Eigenschaften, die beispielsweise helfen könnten, den Verschleiss von Maschinenbauteilen zu reduzieren.

Neue Einblicke in die Funktionsweise wichtiger ArzneimittelrezeptorenViele Arzneimittel wirken auf bestimmte Rezeptoren ein, die in der Aussenhülle unserer Körperzellen sitzen. Einer dieser Rezeptoren ist der sogenannte Beta-1-Adrenorezeptor. Er ist unter anderem für das buchstäbliche Herzklopfen verantwortlich. Wie er Signale ins Zellinnere überträgt, liess sich nun im Detail aufklären. Dies wird helfen, die Wirkmechanismen vieler Arzneien deutlich besser zu verstehen.

Computer und andere elektronische Geräte haben heute einen beträchtlichen Anteil am weltweiten Energieverbrauch. Mit den heute genutzten Technologien lässt sich dieser Verbrauch aber kaum senken, sodass die Chips in den energiesparenden Geräten der Zukunft aus neuartigen Materialien bestehen werden. Neueste Forschungsergebnisse aus dem Paul Scherrer Institut PSI geben Hinweise darauf, wie man zu solchen Materialien kommen könnte.

Der Bundesrat hat am 20. Januar 2016 auf Antrag des ETH-Rats den Direktor des Paul Scherrer Instituts PSI, Joël Mesot, und den Direktor der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, Konrad Steffen, für weitere vier Jahre wiedergewählt. Die dritte Amtszeit von Joël Mesot beginnt am 1. August 2016, die zweite Amtszeit von Konrad Steffen am 1. Juli 2016.

Normalerweise verdrängen Supraleiter angelegte Magnetfelder. Im Inneren von Typ-II-Supraleitern bilden sich aber dünne Kanäle, sogenannte Flussschläuche, durch die das Magnetfeld geleitet wird, während das restliche Material feldfrei und supraleitend bleibt. In dem Metall Niob bündeln sich die Flussschläuche zu kleinen Inseln zusammen und bilden dabei komplexe Muster, welche in ähnlicher Form zahlreich in der Natur anzutreffen sind. Forschende des PSI und der TU München haben als erste Neutronenexperimente zur Untersuchung dieser Strukturen in dem Metall Niob durchgeführt und dabei die Verteilung der Inseln im Detail sichtbar gemacht.

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.

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.

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI konnten mit handelsüblicher Kamera-Technologie Terahertzlicht visualisieren. Damit eröffnen sie nicht nur eine kostengünstige Alternative zum bisher üblichen Verfahren. Auch die Bildauflösung konnten sie im Vergleich um das 25-Fache verbessern. Durch seine besonderen Eigenschaften ist Terahertzlicht für viele Anwendungen interessant. Am PSI wird es bei den Experimenten am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL zum Einsatz kommen.

Unser Universum besteht aus deutlich mehr Materie, als sich mit bisherigen Theorien erklären lässt. Dieser Umstand ist eines der grössten Rätsel der modernen Wissenschaft. Ein Weg, diese Unstimmigkeit zu klären, führt über das sogenannte elektrische Dipolmoment des Neutrons. Forschende am PSI haben in einer internationalen Zusammenarbeit eine neue Methode entwickelt, die helfen wird, dieses Dipolmoment genauer als je zuvor zu bestimmen.

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben im Labor ein Beschichtungsverfahren entwickelt, das die Effizienz von Brennstoffzellen erhöhen könnte. Das für die Massenproduktion geeignete Verfahren haben die PSI-Wissenschaftler bereits zum Patent angemeldet.

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.

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.

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.

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.

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.

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.