Technologies d’avenir

Im supraleitenden Material La_1.77Sr_0.23CuO₄ verhält sich oberhalb der Übergangstemperatur ein Teil der Elektronen wie in einem konventionellen Metall, ein anderer Teile wie in einem unkonventionellen à je nach Bewegungsrichtung. Das zeigen Untersuchungen an der SLS. Die Entdeckung dieser Anisotropie liefert einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung. Ausserdem wird man diesen Effekt in zukünftigen Experimenten und Theorien berücksichtigen müssen.Cette actualité n'existe qu'en anglais et allemand.

Comprendre la dynamique du sodium au niveau microscopiqueLes batteries lithium-ions sont très, mais l'utilisation du lithium a des inconvénients : c'est un élément coûteux, dont l'extraction a un impact environnemental. Pour construire une batterie sodium-ions, il faut donc comprendre comment les ions de sodium se déplacent dans les matériaux concernés. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer ont à présent déterminé, pour la première fois, les voies qu'empruntent les ions de sodium dans un matériau susceptible d'être utilisé pour une batterie. Ces connaissances permettent maintenant de réfléchir au moyen de créer de nouveaux matériaux présentant des propriétés nécessaires aux futures batteries, grâce à une légère modification de la structure ou de la composition.

Des analyses menées au PSI ont permis de déterminer le mode de fabrication d'une hache de l'âge du bronze exceptionnelle. Un résultat rendu possible grâce au procédé de la tomographie neutronique, qui permet de produire une image 3D de l'intérieur d'un objet. Le PSI collabore avec succès depuis une décennie avec différents musées et institutions archéologiques, en Suisse et à l'étranger. Signe tangible de cette coopération bien établie : le PSI accueille pendant toute une journée le 18e Congrès international des bronzes antiques, organisé du 3 au 7 septembre 2013 à l'Université de Zurich.

Un laser térahertz, développé à l’Institut Paul Scherrer, permet de contrôler de manière ciblée la magnétisation d’un matériau en un laps de temps de l’ordre de la picoseconde. Dans le cadre de leur expérience, les chercheurs ont soumis un matériau magnétisé à des impulsions lumineuses extrêmement courtes émises par le laser. Le champ magnétique de l’impulsion lumineuse a pu écarter les moments magnétiques de leur position de repos pour leur faire suivre le tracé exact du champ magnétique du laser avec un infime décalage. Le laser térahertz utilisé dans cette expérience est l’un des plus puissants au monde.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont fabriqué dans un matériau, le LuMnO₃ de fines couches cristallines, à la fois ferromagnétiques et antiferromagnétiques. A la limite immédiate de l’interface vers le cristal de support, la couche de LuMnO₃ est ferromagnétique ; mais plus on s’en éloigne, plus l’ordre antiferromagnétique (normalement caractéristique de ce matériau) augmente, et plus le ferromagnétisme faiblit. La possibilité de produire deux ordres magnétiques au sein du même matériau pourrait avoir des retombées importantes pour la technologie.

Les salles blanches de l’Institut Paul Scherrer (PSI) abritent des processus hypersensibles. Un seul grain de poussière au mauvais endroit pourrait avoir des conséquences fatales. Plongée dans les coulisses de ces espaces où, propreté oblige, même les crayons sont interdits.

Les muons sont des particules élémentaires instables, qui permettent aux chercheurs d’étudier la structure de la matière. Ils leur fournissent des informations sur les processus qui se jouent au cœur de certains matériaux modernes, sur les propriétés des particules élémentaires et sur les structures fondamentales du monde physique. De nombreuses expériences utilisant des muons ne sont possibles qu’à l’Institut Paul Scherrer, car le PSI dispose de faisceaux de muons particulièrement intenses.

Des scientifiques utilisent des nanobâtonnets pour étudier la manière dont s’ordonne la matièrePour rendre ces interactions entre les atomes visibles, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont développé un système modèle bien particulier. Il est assez grand pour être observé au microscope à rayons X, tout en imitant les plus petits mouvements qui existent dans la nature. Le modèle se présente comme suit : des anneaux faits chacun de six bâtonnets magnétiques, longs de quelques nanomètres, où le pôle nord du premier bâtonnet attire le pôle sud du suivant, et ainsi de suite. A température ambiante, les directions de magnétisation de chacun des bâtonnets fluctuent sans cesse, et ce de façon naturelle. Les scientifiques ont réussi à observer en temps réel ces interactions magnétiques entre les bâtonnets.

Forscher des PSI und der ETH Zürich haben mit Kollegen vom Politecnico di Milano in der aktuellen Ausgabe der wissenschaftlichen Fachzeitschrift "Nature Photonics" eine Methode erarbeitet, einen Laser zu entwickeln, der schon bald in den neuesten Computern eingesetzt werden könnte. Damit könnte die Geschwindigkeit, mit der einzelne Prozessorkerne im Chip miteinander kommunizieren, drastisch erhöht werden. So würde die Leistung der Rechner weiter steigen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

An Freie-Elektronen-Röntgen-Lasern wie dem zukünftigen SwissFEL des Paul Scherrer Instituts (PSI) sollen unter anderem die Strukturen von komplexen Nanoteilchen bis hin zu Biomolekülen untersucht werden. Dabei ist nicht nur die eigentliche Messung eine Herausforderung, sondern auch die Rekonstruktion der Struktur aus den Messdaten. Forscher des PSI haben nun einen optimierten mathematischen Weg aufgezeigt, wie man aus so gewonnen Messdaten eine deutlich bessere Auflösung bei der Bestimmung der Struktur eines einzelnen Teilchens erhält. Das Verfahren wurde an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI erfolgreich getestet.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Les développeurs de l’entreprise LuK (D) rêveraient de pouvoir voir à travers le boîtier d’un embrayage. Ils aimeraient y observer la répartition de l’huile qui le lubrifie et le refroidit. Mais une vitre transparente est vite sale et les rayons X ne permettent de voir que le métal. Les ingénieurs se sont donc tournés vers les scientifiques de l’Institut Paul Scherrer (PSI), qui ont pu radiographier le métal avec des neutrons et rendre visible l’huile lubrifiante. Le résultat a surpris tout le monde : seuls trois disques sur huit étaient suffisamment lubrifiés.

Des scientifiques de l’Institut Paul Scherrer (PSI) à Villigen (AG/Suisse) ont mis à jour Avec leurs collègues chercheurs chinois et allemands,de nouvelles connaissances concernant une classe de supraconducteurs à haute température. Ces résultats expérimentaux, issus de la recherche fondamentale, indiquent que les interactions magnétiques revêtent une importance primordiale pour le phénomène de la supraconductivité à haute température. A l’avenir, ces connaissances pourraient contribuer au développement de supraconducteurs présentant de meilleures propriétés techniques.

Les rayons X sont utilisés pour inspecter la structure à l'échelle nanométrique d'objets variés comme des cellules biologiques ou des dispositifs de stockage magnétiques. L'imagerie à très haute résolution impose cependant de très fortes contraintes, autant sur l'appareil que sur l'échantillon lui-même. Des chercheurs à la Technische Universität München et au PSI viennent de démontrer comment ces conditions peuvent être relaxées sans perte de qualité d'image. Ils ont de plus montré comment la même approche permet d'imager des échantillons qui fluctuent très rapidement, comme les matériaux magnétiques utilisés pour le stockage de données.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) et de l’Indian Institute of Science Education and Research ont fabriqué un agencement de molécules magnétiques, au sein duquel ils ont réussi à « désactiver » de manière ciblée le magnétisme d’une molécule sur deux. Résultat : un damier magnétique, où les scientifiques ont pu manipuler de façon sélective l’état quantique d’une partie des molécules. La possibilité de modifier de manière ciblée les états d’objets quantiques isolés est une condition préalable essentielle pour le développement d’ordinateurs quantiques.

Interview de Thomas HuthwelkerL’institut Paul Scherrer met à la disposition de chercheurs du monde entier ses installations de recherche. Afin que ces scientifiques puissent réaliser leurs travaux de recherches dans des conditions optimales, les employés de l’institut Paul Scherrer (PSI) déploient des moyens considérables. L’interview de l’un des chercheurs de l’institut nous permet de comprendre ce qui se passe dans les coulisses. Cette interview est extraite de la nouvelle édition du magazine de PSI Fenster zur Forschung.

Zieht man ein Stück Silizium auseinander, erzeugt man in dessen Inneren eine mechanische Spannung, die die elektronischen Eigenschaften des Materials deutlich verbessern kann. Forscher des Paul Scherrer Instituts und der ETH Zürich haben mit einem neuen Verfahren in einer Siliziumschicht extrem verspannte Nanodrähte erzeugt. Für ein Material, das als Grundlage für Elektronikbauteile dienen kann, wurde dabei die bislang höchste mechanische Spannung gemessen. Ziel ist es, auf Basis solcher Drähte leistungsfähige Transistoren für Mikroprozessoren herzustellen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont cherché à savoir comment faire pour que le germanium, ce matériau semi-conducteur, puisse envoyer de la lumière laser. Comme matériau laser, le germanium, tout comme le silicium, pourrait être la base de puces informatiques d’un nouveau genre, qui transmettraient les informations sous forme de lumière. Cette technologie permettrait de révolutionner le flux de données sur les puces, et donc faire avancer la puissance des systèmes électroniques.

Une nouvelle méthode spectroscopique permet de commencer à comprendre les propriétés magnétiques de couches ultrafines d’un matériau formant la base de certains supraconducteurs à haute température. Cette méthode a permis de constater que les propriétés magnétiques des couches de ce matériau, de l’épaisseur d’un atome, se distinguent très peu de celles des échantillons macroscopiques. Cela pourrait permettre, à l’avenir, d’étudier les processus à l’œuvre dans des matériaux supraconducteurs extrêmement fins et contribuer ainsi à la compréhension du phénomène de la supraconductivité à haute température.

Comment se fait-il que deux matériaux non conducteurs forment une couche conductrice lorsqu'on les relie? Depuis la découverte de ce phénomène en 2004, pour répondre à cette question, les chercheurs ont élaboré différentes théories. Une équipe internationale, dirigée par des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer, vient de mettre un terme à cette controverse.

Les physiciens d'un groupe international de chercheurs, réunis au PSI, ont pu observer la séparation des propriétés fondamentales d'un électron. Deux nouvelles particules, formées lors de l’expérience, pouvaient dès lors se déplacer librement et indépendamment dans le matériau ayant servi à leur création, possédant chacune l'une des propriétés fondamentales de l'électron dont elles sont issues.