Topologische Materialien zeichnen sich durch einzigartige elektronische und physikalische Eigenschaften aus, die von der zugrundeliegenden Topologie ihrer elektronischen Systeme bestimmt werden. Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für Mikrostrukturphysik (Halle) und für Chemische Physik fester Stoffe (Dresden) haben jetzt entdeckt, dass (TaSe4)2I das erste Material ist, bei dem eine Ladungsdichtewelle einen Phasenübergang zwischen dem Zustand des Halbmetalls zum Isolator induziert. Ein internationales Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik in Halle (Saale), des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, der Universität…

Wissenschaftler der Universität Paderborn entwickeln neue Messmethode Wissenschaftlern der Universität Paderborn ist es gelungen, eine neue Methode zur Abstandsmessung für Systeme wie GPS zu entwickeln, deren Ergebnisse so präzise wie nie zuvor sind. Mithilfe der Quantenphysik hat das Team um Leibniz-Preisträgerin Prof. Dr. Christine Silberhorn die sogenannte Auflösungsgrenze überwunden, die z. B. für das bekannte Rauschen auf Fotos sorgt. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X Quantum“ (PRX Quantum) veröffentlicht. In „Physics“, dem Onlinemagazin des Verlags, wurde…

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Kartik Ayyer am MPSD hat 3D-Bilder von Gold-Nanopartikeln in ultrapräzisem Detail generiert. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt in der Suche nach hochauflösenden Abbildungsmethoden für Makromoleküle. Die Studie wurde am Single Particles, Clusters, and Biomolecules & Serial Femtosecond Crystallography-Instrument (SPB/SFX) des European XFEL durchgeführt und sind nun in der Zeitschrift Optica erschienen. Makromoleküle wie Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren bevölkern unsere Zellen und sind dort an lebenswichtigen Abläufen beteiligt. Um die genauen Funktionen dieser Makromoleküle zu…

Wissenschaftler aus Aachen, Kiel und Reykjavik veröffentlichen Forschungsergebnisse in Fachzeitschrift „Nature Physics“ Skyrmionen sind kleine magnetische Wirbel, die durch geeignete Kombination von Materialien entstehen. In der Datenspeicherung gelten sie als zukünftige Informationsträger. Wissenschaftler der RWTH Aachen, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Universität Reykjavík fanden heraus, dass sich diese sogenannten magnetischen Nanoknoten auf zwei Arten lösen können. Mit Hilfe eines Magnetfeldes lässt sich die Wahrscheinlichkeit der Knotenauflösung um bis zu einen Faktor 10.000 verändern. Diese Erkenntnis könnte wegweisend für die…

Ein Suprafestkörper ist flüssig und fest zugleich. Physiker aus Innsbruck und Genf haben erstmals untersucht was geschieht, wenn ein solcher Materiezustand aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Dabei stießen sie auf einen wissenschaftlich interessanten weichen Festkörper. Wie die Forscher um Francesca Ferlaino und Thierry Giamarchi in Nature Physics berichten, ließ sich der Vorgang überraschenderweise auch umkehren und die Suprafestigkeit wiederherstellen. Im vergangenen Jahr, mehr als fünfzig Jahre nach ersten theoretischen Vorhersagen, ist es Wissenschaftlern in Pisa, Stuttgart und Innsbruck unabhängig voneinander…

Produktentwicklung beschleunigen Die Entwicklung von Produkten wird immer anspruchsvoller. Die Qualitätsanforderungen steigen, zusätzlich müssen Entwickler auch Kriterien wie Nachhaltigkeit und Energieeffizienz berücksichtigen. Das komplexe Zusammenspiel aller Parameter und Merkmale des geplanten Produkts macht jetzt eine Visualisierungs-Software sichtbar. Fraunhofer-Forschende haben damit ein interaktives Tool geschaffen, das eine verlässliche Entscheidungsgrundlage über Designvarianten eines Produkts bietet. Die Visualisierung von Daten ist zum Megatrend geworden. Dabei geht es um mehr als nur um Grafiken zur Veranschaulichung von Zahlen. Die Visualisierung schafft Übersicht, zeigt Strukturen…

Fachzeitschrift wählt Arbeiten einer Forschergruppe der Universität Münster in die Bestenliste 2020 Eine Publikation von Forscherinnen und Forschern um Physikerin Prof. Dr. Cornelia Denz gehört nach Angaben der Fachzeitschrift “Optics & Photonics News” zu den weltweit 30 wegweisendsten Arbeiten des Jahres 2020. Die Zeitschrift kürt in ihrer jährlichen Sonderausgabe zum Jahresende die Forschungshöhepunkte des vergangenen Jahres aus den Bereichen Optik und Photonik. Eine Expertenkommission begutachtete mehr als 115 internationale Studien aus dem Jahr 2020 und wählte daraus die besten Arbeiten…

Unter Kölner Beteiligung wird in der chilenischen Atacama-Wüste ein Teleskop in 5.600 Metern Höhe gebaut / Die große Höhe und die extrem trockene Luft schaffen Beobachtungsbedingungen von einmaliger Qualität. Die Bauarbeiten des CCAT-prime Teleskops auf dem 5.600 Meter hohen Cerro Chajnantor in Chile haben begonnen. Mit einer Sprengung wurden einige Felsen entfernt und die Planierraupen sind dabei, das Gelände für das Teleskop einzuebnen. In zwei Monaten wird dann das Fundament gegossen. Die ersten Teleskopteile, die in das Fundament eingebaut werden,…

Selbstlernende Algorithmen analysieren medizinische Bilddaten Bildgebende Verfahren ermöglichen einen detaillieren Blick ins Innere eines Organismus. Doch die Interpretation der Daten ist zeitaufwändig und erfordert viel Erfahrung. Neue Möglichkeiten eröffnen künstliche neuronale Netzwerke. Sie benötigen nur Sekunden, um Ganzkörperscans von Mäusen auszuwerten und die Organe, statt in verschiedenen Schattierungen von Grau, zu segmentieren und in Farbe darzustellen. Dies erleichtert die Auswertung erheblich. Wie groß ist die Leber? Verändert sie sich durch die Einnahme von Medikamenten? Ist die Niere entzündet? Befindet sich…

Die Europäische Kommission wird ein Konsortium aus 37 astronomischen Institutionen aus EU und UK mit 15 Millionen € fördern. Ziel ist es, mit dem Opticon-RadioNet-Pilotprojekt (ORP) Wissenschaftlern die gemeinsame Nutzung von optischen und Radioteleskopen der Partner zu ermöglichen und zu vereinfachen. Bereits im RadioNet-Programm wurden Radioteleskope der Spitzenklasse, darunter das 100-m-Radioteleskop des Bonner MPIfR und APEX in Chile, zur gemeinsamen Nutzung zur Verfügung gestellt. Und auch der OPTICON-Verbund verfolgte ein ähnliches Konzept in optischen Wellenlängen. Nun soll die gesamte Vielfalt…

Ein internationales Wissenschaftsteam der Goethe-Universität Frankfurt und der University of Oklahoma hat erstmals Effekte der Quantenphysik an einem auseinanderbrechenden Heliumdimer gefilmt. Der Film zeigt die Überlagerung von Wellen zweier Ereignisse, die mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit gleichzeitig auftreten: Der Fortbestand und das Auseinanderbrechen des Heliumdimers. Die Methode könnte künftig erlauben, das Entstehen und den Zerfall quantenphysikalischer Efimov-Systeme experimentell zu verfolgen. (Nature Physics, DOI 10.1038/s41567-020-01081-3) Wer sich in die Welt der Quantenphysik begibt, muss sich auf Einiges gefasst machen, was in der Alltagswelt…

Wie Sterne genau entstehen, ist nach wie vor eines der grossen Rätsel der Astrophysik. Eine UZH-Studie analysiert bisherige Beobachtungsdaten neu und kommt zum Schluss: In den nah gelegenen Galaxien bilden sich die Sterne typischerweise proportional zur Menge des dort vorhandenen Gases. Dies deutet darauf hin, dass die Netto-Gaszufuhr aus kosmischen Entfernungen der Hauptantrieb für die galaktische Sternentstehung ist. Sterne werden in dichten Wolken aus molekularem Wasserstoffgas geboren, das den interstellaren Raum der meisten Galaxien durchdringt. In den letzten Jahren hat…

Projekt Montexas 4.0 erfolgreich abgeschlossen Nach einer dreijährigen Laufzeit konnte in diesem Jahr das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt „Montexas 4.0: Exzellente Montage im Kontext der Industrie 4.0“ erfolgreich abgeschlossen werden. Gegenstand des Verbundprojektes war die Erforschung und Erprobung von neuen Formen assistenzgestützter Montagearbeit und damit verbundenen Veränderungen in der Arbeitsorganisation und Personalentwicklung. „Eine erhöhte Variantenzahl lässt die Montagearbeit in ihrer Komplexität steigen. Dadurch kommt es zu einer erhöhten Informationsverarbeitung in der Montage und eine kognitive Ergonomie,…

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden, Russland und den USA unter der Leitung von Wissenschaftern des European XFEL hat Ergebnisse eines Experiments veröffentlicht, das neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Übergangszuständen in Atomen und Molekülen eröffnet. Damit könnten Forschende künftig neue Einblicke in die Photokatalyse, in den Ablauf der Photosynthese und die Entstehung von Strahlungsschäden gewinnen. Es ist das allererste Nutzerexperiment, das an der SQS-Experimentierstation (Small Quantum System) des European XFEL durchgeführt worden ist. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verwendeten hochauflösende Elektronenspektroskopie,…

LMU-Physiker haben gezeigt, dass topologische Effekte auch in der Biologie vorkommen können, und damit eine Brücke von der Festkörperphysik zur Biophysik geschlagen. Die Topologie ist ein wichtiges Werkzeug der Theoretischen Physik. Sie wurde erstmals in den 1980er-Jahren zur Charakterisierung bestimmter Zustände (Phasen) von Materie verwendet. Ein Beispiel ist der Quanten-Hall-Effekt: Bei diesem Phänomen ändert sich der elektrische Widerstand in einer extrem dünnen Schicht in diskreten Stufen, wenn das Material einem veränderlichen Magnetfeld ausgesetzt ist. Die Entdeckung solcher topologischen Zustände wurde…

Große Tröpfchen begünstigen die Bildung kleinerer Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) berichten die über ihre neuen Erkenntnisse, wie ausfallende große Regentropfen und Eispartikel das Wachstum von Aerosolen begünstigen können, um neue Kondensationskerne oder Eiskeimteilchen in Wolken zu erzeugen. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht. Atmosphärische Wolken spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des lokalen Wetters und des globalen Klimas. Wenn Wolkenaerosole durch die Ansammlung von Wasser auf eine bestimmte Größe anwachsen,…