Robuste Quanten-Hall-Zustände und ihr Mehrwert für Quantencomputer … Mit Unterstützung des Lehrstuhls für Quanten-Nanowissenschaft (Prof. Dr. Franz Gießibl) hat ein Team von Wissenschaftler:innen des National Institute for Standards and Technology in Gaithersburg, Maryland (USA), robuste Quantenzustände untersucht, die möglicherweise für Quantencomputer wichtig werden könnten. Diese Quantenzustände mögen nicht unverwundbar sein wie Superman, aber Ensembles von Elektronen, welche sich an den Rändern ultradünner Leiter versammeln, haben ihre eigenen Superkräfte: Sie widerstehen Störungen wie Biegen, Dehnen, äußeren Magnetfeldern und Fehlstellen, welche in…

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der University of California Berkeley und dem Institut Polytechnique de Paris nutzen intensives Laserlicht im extrem ultravioletten Spektrum, mit dem sie einen nichtlinear optischen Prozess im Labormaßstab erzeugen, wie es bislang nur an Großforschungsanlagen gelungen ist. Wie das Team in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science Advances“ schreibt, konnte es diesen Effekt erstmals mit einer Laserquelle im Labormaßstab realisieren und damit die Oberfläche einer Titanprobe bis auf atomare Ebene untersuchen. Chemische Reaktionen, wie sie…

Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg und des Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Südkorea herausgefunden, dass die bestehende Methode zur Berechnung eines bestimmten Isolationszustandes Fehler produziert. Stattdessen schlagen sie einen neuen Ansatz vor. Ihre Arbeit wurde in Physical Review Letters veröffentlicht. Wasser und Eis bestehen nur aus H₂O-Molekülen und dennoch weisen sie scheinbar unterschiedliche Charaktere auf: Eis ist fest und Wasser die für alle Lebewesen unverzichtbare Flüssigkeit. Auch viele andere Stoffe…

Forschungsteam präsentiert einen neuen Typ Teilchenbeschleuniger. Plasmabeschleuniger gelten als vielversprechende Zukunftstechnologie, sie sind viel kompakter als die heutigen, zum Teil kilometerlangen Anlagen. Bei der Weiterentwicklung dieses Ansatzes ist einer internationalen Forschungsgruppe nun ein deutlicher Fortschritt gelungen: Mit zwei komplementären Experimenten am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) konnte das Team erstmals zwei verschiedene Plasmatechnologien kombinieren und einen neuartigen Hybridbeschleuniger bauen. Das Konzept könnte die Beschleunigerentwicklung voranbringen und auf lange Sicht die Grundlage von hochbrillanten Röntgenquellen für Forschung…

TUD beteiligt an EU-Netzwerk für Forschungsinfrastrukturen in der nuklearen Astrophysik. Wie sind die Elemente des Periodensystems entstanden? Um dies zu beantworten, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Vorgänge im Inneren von Sternen. Dafür nutzen sie eine Vielzahl an Spezialgeräten und -einrichtungen – von Teleskopen, mit denen sie Sternspektren aufzeichnen, über Labore, in denen sie die Produktion von Elementen untersuchen, bis hin zu Supercomputern, die sie zur Modellierung astrophysikalischer Prozesse benötigen. Um den Zugang zu diesen spezialisierten Forschungsanlagen zu erleichtern, hat sich…

In der Wissenschaft sind digitale Werkzeuge unerlässlich. Besonders wo große Mengen Forschungsdaten anfallen und schnell verarbeitet werden müssen, ist zuverlässige, sorgfältig entwickelte Software entscheidend, um sie zu analysieren und richtig zu interpretieren – etwa in Biologie, Physik oder ganz aktuell Epidemiologie. Zeitdruck und Geldmangel beim Entwickeln können indes zu Qualitätsmängeln führen. Um die Softwarequalität automatisiert zu bewerten, haben Informatiker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sowie des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) das Tool SoftWipe entworfen. Ihre Ergebnisse haben…

Rasterkraftmikroskopie untersucht die Bindungseigenschaften des Quantencorrals. Physiker:innen der Universität Regensburg ist es gelungen, erstmals chemische Bindungen zu einem künstlichen Atom zu vermessen. Ihre Ergebnisse wurden in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht. Atome bestehen aus einem sehr kleinen Kern, der von einer etwa 100.000 Mal größeren Elektronenhülle umgeben wird. Diese Elektronen haben quantisierte Energiezustände und bestimmen die mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften der Materie. Künstliche Atome sind vom Menschen geschaffene Strukturen, die ebenfalls eine gewisse Zahl von Elektronen in quantisierte…

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Anton Wallner vom HZDR hat neue Beweise für eine Serie von Supernova-Ereignissen gefunden, die in den letzten 10 Millionen Jahren in relativer Nähe zur Erde stattgefunden haben. Anstatt den Himmel nach Spuren dieser Sternexplosionen zu scannen, haben sie am Meeresboden gesucht – und wurden fündig. Im Fachmagazin Science berichten sie von ihrer akribischen Fahndung nach zwei verschiedenen Isotopen, die beide nicht natürlich auf der Erde vorkommen und die ihren Ursprung im explosiven Ende…

Forscher:innen an der Universität Regensburg konnten zum ersten Mal die Bewegung von Elektronen von einer atomar dünnen Schicht in eine andere mit Nanometer-Auflösung beobachten. Und das kontaktfrei. Das neue Nanoskopie-Verfahren, das großes Potential in der Untersuchung von leitenden, nichtleitenden und supraleitenden Materialien hat, wird in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature Photonics vorgestellt. Nanotechnologie klingt manchmal wie Science Fiction, dabei ist sie bereits fester Bestandteil moderner Elektronik in unseren Computern, Smartphones oder im Auto. Strukturgrößen elektronischer Bauteile, wie Transistoren oder…

Studierende vom Campus Gütersloh der FH Bielefeld bauen Automat, der den Zauberwürfel auf Knopfdruck bewältigt. Wie spannend eine Projektarbeit in Mechatronik sein kann, zeigt eine Maschine zum Lösen des legendären „Rubik‘s Cube“, entwickelt von Studierenden im praxisintegrierten Studiengang Mechatronik/Automatisierung am Campus Gütersloh der Fachhochschule (FH) Bielefeld. Lehrveranstaltung für selbst entwickelte Konstruktionen Ziel des Moduls „Mechatronische Systeme“ ist, ein mechatronisches System bestehend aus Software-, Mechanik- und Elektronikelementen von Grund auf zu planen, zu dokumentieren, umzusetzen und zu demonstrieren. Matthias Risse, Laurids…

Kleiner, schneller, energieeffizienter: Die zukünftigen Anforderungen an Computer und Datenspeicher sind schwer zu erfüllen und alternative Konzepte werden ständig erforscht. Kleine magnetische Texturen, sogenannte Skyrmionen, könnten ein Bestandteil neuartiger Speicher- und Logikbausteine werden. Um für eine technologische Anwendung in Frage zu kommen, ist jedoch eine schnelle und energieeffiziente Steuerung dieser nanometergroßen Skyrmionen erforderlich. Magnetische Skyrmionen sind teilchenartige Magnetisierungsbereiche, die sich als sehr kleine Wirbel in einem ansonsten gleichmäßig magnetisierten Material bilden. In bestimmten ferromagnetischen dünnen Filmen sind Skyrmionen bei Raumtemperatur…

Daten aus der Produktion unterstützen bei der Qualitätssicherung. Die Herstellung von Produkten in der metallverarbeitenden Industrie wie der Luft- und Raumfahrt oder der Medizintechnik ist regelmäßig mit sehr hohen Kosten verbunden. Ein erheblicher Anteil dieser Kosten entsteht dabei nicht in der eigentlichen Fertigung, sondern in der nachgelagerten Qualitätssicherung. Mit dem Ziel die damit verbundenen Kosten zu senken, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ein datengestütztes Verfahren zur Qualitätsprognose entwickelt, das jetzt im EXIST-Forschungstransfer-Projekt »Quantify« in einer eigens entwickelten…

Skyrmionen sind ein Zehntausendstel eines Millimeters große magnetische Wirbel, die durch ihre spezielle Form topologisch geschützt und somit besonders stabil sind. Dies macht sie interessant für eine Reihe von Anwendungen, zum Beispiel in neuartigen Datenspeichern. Forschenden der Universität Augsburg ist es nun gelungen, eine neue Art dieser Skyrmionen rein durch magnetische Dipolwechselwirkung in dünnen magnetischen Multischichten zu stabilisieren und nachzuweisen – Antiskyrmionen erster und zweiter Ordnung. Zusammen mit Forschenden der Universität Wien gelang die theoretische Beschreibung dieser Spinobjekte und es…

Software erstellt Groblayouts automatisch … In kurzer Zeit zum Groblayout, auch ohne Kenntnisse von Fabrikplanung: Das ermöglicht eine Open-Source-Software namens MeFaP, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH entwickelt haben. MeFaP steht ab sofort frei zugänglich im Netz. Unternehmen können die Software nutzen, um ihre bestehenden Fabriklayouts automatisch bewerten und optimieren zu lassen – oder ganz neue Layouts zu generieren. Diese Software könnte die Fabrikplanung revolutionieren: MeFaP berechnet automatisch Groblayouts und optimiert diese nach den…

Genauigkeit von Drehmoment-Sensoren erhöhen … Ihre Berechnungen zeigen, wie sich die Bewegung winziger Partikel durch Licht dämpfen lässt, bis die alltäglichen Gesetze der Physik nicht mehr gelten: Vereinfacht ausgedrückt sind das die Ergebnisse von Physiker:innen der UDE, zu denen gleich drei Veröffentlichungen in renommierten Fachmagazinen* erschienen sind. Obwohl es sich um Grundlagenforschung handelt, könnten die Erkenntnisse helfen, genauere Drehmoment-Sensoren zu entwickeln. Kreisel finden sich nicht nur in Kinderzimmern – auch als Bewegungssensoren in Fahrzeugen oder als Stabilisatoren in Schiffen werden…

Software spielt in der modernen Wissenschaft eine Schlüsselrolle. Experimente, die große Datenmengen produzieren, benötigen in der Regel eine umfangreiche softwarebasierte Analyse, um ein Verständnis zu gewinnen. Insbesondere simulationsbasierte Forschung liefert Ergebnisse, die ausschließlich auf der computergestützten Generierung von Daten und deren anschließender Analyse basieren. Das wissenschaftliche Prinzip der Reproduzierbarkeit verlangt bei Publikationen, dass Studien und Prozesse so dokumentiert und archiviert werden, dass sie zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden können – sowohl von den ursprünglichen Autor*innen als auch von anderen…