Matter and Material

Mit einem Festakt hat das Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen (AG) heute an das zehnjährige Bestehen ihrer bedeutendsten Grossforschungsanlage erinnert. Seit der Inbetriebnahme im Sommer 2001 haben Tausende von Forschern aus Hochschule und Industrie an der Synchroton Lichtquelle Schweiz (SLS) qualitativ hochwertige Experimente durchgeführt. Ihre Forschung mündete in über 2000 wissenschaftlichen Publikationen und brachte darüber hinaus einen Nobelpreis sowie eine Vielzahl industrieller Anwendungen hervor.This news release is only available in German.

Materialforschung in neuer DimensionViele Materialien haben eine spezielle kristalline Struktur à ihre Atome sind übereinander in Schichten angeordnet. Ein deutsch-schweizerisches Forscherteam hat zum ersten Mal präzise beobachtet, wie die physikalischen Eigenschaften einer Substanz von der Zahl dieser Schichten abhängen. Dass sich die physikalischen Charakteristika nun auch auf diese Weise kontrollieren lassen, eröffnet neue Möglichkeiten, Stoffe zu identifizieren, aus denen die Computerchips der Zukunft gemacht sein könnten.This news release is only available in French and German.

At the beginning of the process of sight, light interacts with a protein molecule called Rhodopsin. This molecule contains the actual light sensor that is stimulated by the incoming light and changes its form, in order to trigger the rest of the process. Researchers have now managed to determine the exact structure of the Rhodopsin molecule in its short-lived, excited state. From this, they have obtained a precise picture of the first step of the process of sight.

A new measurement of the muon lifetime à the most precise determination of any lifetime à provides a high-accuracy value for a crucial parameter determining the strength of weak nuclear force. The experiments were performed by an international research team at the accelerator facility of the Paul Scherrer Institute.

Researchers have shown that a magnetically polarised current can be manipulated by electric fields. This important discovery opens up the prospect of simultaneously processing and storing data on electrons held in the molecular structure of computer chips à combining computer memory and processing power on the same chip. This may allow for the development of new devices with high power efficiency and reduced weight.

Magnetisierbare Materialien sind nie völlig unmagnetisch, sondern enthalten immer magnetisierte Bereiche à die magnetischen Domänen. In einem Experiment am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) konnten diese Domänen erstmals in ihrer dreidimensionalen Struktur abgebildet werden. Der Versuch beruhte auf einer Weiterentwicklung eines am Paul Scherrer Institut entstanden Verfahrens und nutzte neutronenoptische Komponenten, die am PSI hergestellt worden sind.This news release is only available in German.

In strong magnetic fields, type II superconductors tend to form flux lines à thin channels through which the magnetic field can pass through the superconductor. Usually, these flux lines tend to form regular patterns. Now, two physicists have shown that such a pattern must depend on the direction of the external magnetic field. These results are based on a mathematical principle known as the Hairy ball theorem.

For decades researchers have searched for magnetic monopoles à isolated magnetic charges that can move freely like electric charges. Now a team of researchers from the Paul Scherrer Institute and University College Dublin have been able to produce monopoles in the form of quasiparticles in an assembly of nanoscale magnets and have directly observed how they move.

As a component of the haemoglobin molecule, porphyrin enables the transport of oxygen within the human body. In a slightly altered form, it may find also applications in technical devices. Researchers at the Paul Scherrer Institute and the University of Basel have shown that a magnetic property of the molecule can be switched on and off by means of a simple chemical procedure, so that the molecule can be used as a tiny molecular switch.

Many important materials are composed of several phases. When such a material is heated, atoms move from one phase to another, which changes the distribution of the phases à and thus, the properties of the material. A team of researchers has now shown that for an important case, there is a general law describing this process that is valid for all classes of materials.

Semiconductors made from polymer materials are becoming increasingly important for the electronics industry à as a basis for transistors, solar cells or LEDs. Usually, they consist of more than one substance as they get their particular electric properties only when several materials are blended. Researchers from the Paul Scherrer Institute and the University of Cambridge have developed a method that allows them to determine the detailed structure of the material.

The proton à one of the smallest building-blocks of all matter à is even smaller than had previously been assumed. This discovery is the result of experiments carried out at the Paul Scherrer Institute (PSI) in Villigen, Switzerland, by an international research team.

CERN has been able to take the first measurements of collisions between the highest-energy particles ever generated. These collisions were performed at CERN's new LHC accelerator and recorded with the CMS Experiment, which involved a key component (the barrel pixel detector) contributed by the Paul Scherrer Institute in collaboration with Swiss Universities. The first LHC operation in Dezember 2009 has now resulted in a first particle physics publications of the CMS experiment. This is after a remarkable short time , given the compexity and the size of this gigantic experiment with over 3000 physicists and engineers from close to 40 countries.

Computer-Festplatten könnten bald ausgedient haben: Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universität Konstanz haben neuartige Magnetbänder untersucht und gezeigt, dass sie nicht nur sehr hohe Speicherdichten, sondern auch viel schnellere Zugriffszeiten als heutige Speichermedien zulassen. Leiter der Studie war Mathias Kläui, der am 1. April eine von der ETH Lausanne und dem PSI gemeinsam finanzierte Professur antritt.This news release is only available in French and German.

Neutrons, synchrotron light and muons are very useful for researchers in a variety of disciplines. Using these probes, we can determine the structure of crystals, they help us understand magnetic processes, or they can reveal the structures of biological materials. However, producing these probes is so difficult that most research groups will not have a neutron, muon or synchrotron light at their own scientific centre.

Ein neues Mikroskop an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts wird es möglich machen, den Aufbau von Materialien mit bisher unerreichter Auflösung darzustellen. Dazu werden Forschende einzelne Bereiche in einem Material betrachten, die nur wenige Nanometer (millionstel Millimeter) gross sind, und für jeden dieser Bereiche bestimmen, welche chemischen Elemente darin enthalten sind.This news release is only available in German.

Forschenden ist es erstmals gelungen, dünne Schichten mit steuerbaren elektronischen Eigenschaften herzustellen. Diese Entdeckung könnte für zukünftige Anwendungen in der Sensorik und der Computertechnologie von grosser Bedeutung sein. Die Arbeiten wurden im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.This news release is only available in German.

Publikation in Nature Materials. Ergebnisse vom Paul Scherrer Institut stellen gängige Theorien der Hochtemperatursupraleitung in Frage.This news release is only available in German.

Publikation in Nature Materials. Forscher der Universität Freiburg und des Paul Scherrer Instituts PSI entdecken neue Form der Koexistenz zwischen Supraleitung und Magnetismus. Ferromagnetismus und Supraleitung vertragen sich eigentlich nicht. Über diese neue Variante im Wettstreit zwischen der Supraleitung und dem Ferromagnetismus berichten sie ab Montag, 16. Februar 2009 in der Online-Ausgabe des Wissenschafts-Journals Nature Materials.This news release is only available in French and German.

Publikation in Online-Ausgabe von Science. Röntgenblitze am Paul Scherrer Institut zeigen, wie sich Moleküle während des Ablaufs einer chemischen Reaktion verändern.This news release is only available in German.