Dichtefluktuationen in amorphem Silizium entdeckt Erstmals hat ein Team am HZB mit Röntgen- und Neutronenstreuung an BESSY II und BER II in amorphem Silizium mit einer Auflösung von 0.8 Nanometern atomare Substrukturen identifiziert. Solche a-Si:H-Dünnschichten werden bereits seit Jahrzehnten in Solarzellen, TFT-Displays und Detektoren eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich drei unterschiedliche Phasen innerhalb der amorphen Matrix bilden, die Qualität und Lebensdauer der Halbleiterschicht dramatisch beeinflussen. Die Arbeit wird auf dem Titel der aktuellen Ausgabe von Physical Review Letters hervorgehoben….

Neutronen machen Strukturveränderungen in molekularen Bürsten Sie sehen aus wie mikroskopisch kleine Flaschenbürsten: Polymere mit einem Rückgrat und Büscheln von Seitenarmen. Dieses molekulare Design verleiht ihnen ungewöhnliche Fähigkeiten: Sie können beispielsweise Wirkstoffe binden und bei einer Temperaturänderung wieder freisetzen. Mit Hilfe von Neutronenstrahlen ist es nun einem Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) gelungen, die Veränderungen der inneren Struktur, die sich dabei vollzieht, sichtbar zu machen. „Mit klassischen optischen Verfahren lässt sich die Struktur der nur nanometerkleinen Flaschenbürsten-Polymere nicht untersuchen:…

Eine gemeinsame Forschungsgruppe um Prof. Jens Eisert von der Freien Universität Berlin und des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat einen Weg aufgezeigt, um die quantenphysikalischen Eigenschaften komplexer Festkörpersysteme zu simulieren. Und zwar mithilfe von komplexen Festkörpersystemen, die experimentell untersucht werden können. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) veröffentlicht. „Das eigentliche Ziel ist ein robuster Quantencomputer, der auch bei Fehlern stabile Ergebnisse erzeugt und diese Fehler korrigiert“,…

Mit einer neuen Methode haben Physiker des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik die ultraschnelle Fragmentation von Wasserstoffmolekülen in intensiven Laserfeldern detailliert untersucht. Dabei nutzten sie die durch einen Laserpuls angestoßene Rotation des Moleküls als „innere Uhr“, um den zeitlichen Ablauf der in einem weiteren Laserpuls in zwei Schritten erfolgenden Reaktion zu vermessen. Eine solche „Rotationsuhr“ ist ein allgemeines Konzept, anwendbar auf mehrschrittige Fragmentationsprozesse in anderen Molekülen. [Physical Review Letters, 23.10.2020] Wie zerbricht ein Molekül in einem intensiven Laserfeld und welche Prozesse…

Die fliegende Sternwarte SOFIA (Stratosphären Observatorium Für Infrarot-Astronomie) hat erstmals den direkten eindeutigen Nachweis von Wassermolekülen auf dem Mond außerhalb des permanenten Schattens an den Mondpolen erbracht. Dem Infrarot-Observatorium der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) war es mit dem Instrument FORCAST gelungen, die Moleküle auf der Südhalbkugel des Mondes zu detektieren. Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Astronomy veröffentlicht. Der wissenschaftliche Betrieb von SOFIA wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA-Institut (DSI) der Universität…

Logistik online dokumentieren und rechtssicher buchen: Fraunhofer IML stellt ersten Prototyp des »Blockchain Device« vor. Mit dem »Blockchain Device« präsentieren Dortmunder Wissenschaftler einen zukunftsweisenden Prototyp zur Überwachung temperaturempfindlicher Waren wie Lebensmittel, Medikamente oder Impfstoffe entlang weltweiter Lieferketten. Es ist die erste Geräteentwicklung des Europäischen Blockchain-Instituts[1] und Prototyp einer Reihe Blockchain-basierter Entwicklungen made in NRW. Experten rechnen in den kommenden drei Jahren mit der vollständigen Digitalisierung weiter Teile der Logistik. »Durch die Digitalisierung von Prozess- und Lieferketten und mithilfe Künstlicher Intelligenz…

Turbulenzen sind ein allgegenwärtiges Phänomen – und eines der großen Rätsel der Physik. Einem Oldenburger Forscherteam ist es nun gelungen, im Windkanal des Zentrums für Windenergieforschung (ForWind) an der Universität Oldenburg realistische Sturmturbulenzen zu erzeugen. Die Zerstörung, die ein starker Sturm hinterlässt, scheint oft wahllos zu sein: Während bei einem Haus das Dach abgedeckt wird, sind auf dem benachbarten Grundstück womöglich keinerlei Schäden zu verzeichnen. Ursache für diese Unterschiede sind Windböen – physikalisch ausgedrückt: lokale Turbulenzen. Sie entstehen aus großräumigen…

Land Thüringen fördert neues System zur Raman-Spektroskopie an der Universität Jena Zu erfahren, was passiert, wenn Mikroorganismen untereinander oder mit höher entwickelten Lebewesen interagieren, kann für Menschen sehr wertvoll sein. Bakterien beispielsweise produzieren bei solchen Prozessen häufig Substanzen, die möglicherweise die Grundlage für neue Arzneiwirkstoffe oder Antibiotika liefern. Um solche Prozesse beobachten zu können, nutzen Forscherinnen und Forscher moderne Bildgebungsverfahren – wie die Raman-Spektroskopie. Diese Untersuchungsmethode erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit Jahren an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, entwickeln sie weiter…

Den gängigen Theorien zufolge unmöglich: Junger Physiker der JGU entdeckt Hall-Effekt in einem Antiferromagneten Mitunter rufen Kombinationen verschiedener Dinge Effekte hervor, mit denen niemand rechnet: Etwa, wenn gänzlich neue Eigenschaften auftauchen, die die beiden kombinierten Teile nicht haben. Eine solche unerwartete Eigenschaft fand Dr. Libor Šmejkal von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Er kombinierte antiferromagnetische Stoffe mit unmagnetischen Atomen – und stellte fest, dass entgegen der Lehrmeinung ein Hall-Strom auftritt, was einzeln weder bei antiferromagnetischen noch bei unmagnetischen Stoffen der…

Fraunhofer Solution Days 2020: Das Fraunhofer IDMT präsentiert seine Technologien für das Hearable am smarten Industriearbeitsplatz. Wie wäre es, wenn ein intelligenter Knopf im Ohr sowohl das Gehör vor lauten Umgebungsgeräuschen schützen, als auch eine kristallklare Kommunikation mit Menschen und Maschinen ermöglichen könnte? Am virtuellen Messestand des Fraunhofer IDMT bei den Fraunhofer Solution Days 2020 präsentieren Expertinnen und Experten ihre Entwicklungen für das Hearable am smarten Industriearbeitsplatz. Die Teilnahme ist kostenfrei. Die virtuelle Messe Fraunhofer Solution Days ist ein digitales…

Eine entscheidende Auflösungsgrenze in der Kryo-Elektronenmikroskopie ist geknackt. Holger Stark und sein Team am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie haben zum ersten Mal einzelne Atome in einer Proteinstruktur beobachtet und die bisher schärfsten Bilder mit dieser Methode aufgenommen. Mit solch detaillierten Einblicken lässt sich besser verstehen, wie Proteine in der lebenden Zelle ihre Arbeit verrichten oder Krankheiten hervorrufen. Auch kann die Technik zukünftig eingesetzt werden, um Wirkstoffe für neue Medikamente zu entwickeln. Seit Ausbruch der COVID-19-Pandemie ermitteln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler…

Der Klimawandel wirkt sich weltweit auf die Pflanzenproduktion aus – gleichzeitig muss die Produktion von pflanzlicher Biomasse zur Energiegewinnung innerhalb der kommenden Jahrzehnte deutlich gesteigert werden. Doch wie kann das auf nachhaltige Weise geschehen? Diese Frage diskutieren Wissenschaftler verschiedenster Disziplinen bei der internationalen Online-Konferenz „DigiCrop2020“ vom 1. bis 10. November, organisiert vom Exzellenzcluster “PhenoRob” der Universität Bonn. Es ist ein drängendes Thema, das derzeit Wissenschaftler verschiedenster Disziplinen beschäftigt: Der Klimawandel wirkt sich weltweit auf die Pflanzenproduktion aus – gleichzeitig muss…

ETH-​Forschende haben eine neue Technik zur Ausführung empfindlicher Quantenoperationen mit Atomen demonstriert. Dabei wird das Kontroll-​Laserlicht direkt in einem Chip transportiert. So sollte es möglich werden, grössere Quantencomputer zu bauen, die mit eingefangenen Atomen arbeiten. Es ist nicht einfach, mit einem Laserpointer während einer Präsentation einen bestimmten Punkt auf einer Leinwand zu treffen – schon das kleinste nervöse Zittern in der Hand wird auf dem weit entfernten Schirm zu einer riesigen Krakelei. Nun stelle man sich vor, man müsste das…

Wie lässt sich die Auftragsabwicklung eines Automobilherstellers optimieren? Im Projekt »KI-basierte Produktionsplanung und -steuerung« entwickeln IPA-Forscher zusammen mit der Porsche AG smarte Lösungen für die Fertigung der Zukunft. Diese helfen schneller auf Kundenwünsche zu reagieren, Ressourcen und Zeit zu sparen. Sie träumen von einem neuen Auto? Einem sportlichen Modell mit Schaltgetriebe vielleicht? Oder einem Cabrio? Während Sie noch nachdenken, hat Ihnen der Hersteller Ihren Wunsch schon von Weitem angesehen. Er beginnt mit der Produktionsplanung und bestellt bei den Zulieferern die…

Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Juan Soler vom MPIA hat ein komplexes Netzwerk aus Filamenten aus atomarem Wasserstoffgas gefunden, das die Milchstraße durchdringt. Durch die Anwendung von Techniken der maschinellen Bildverarbeitung auf Daten der THOR-Durchmusterung machten sie dieses Geflecht aus Gas sichtbar, das den bisher detailliertesten Blick auf die Verteilung von atomarem Wasserstoff in der inneren Milchstraße bietet. Durch statistische Methoden und Simulationen zeigten sie, dass die Struktur einen Abdruck historischer Prozesse bewahrt hat, die durch die…

Ein alltägliches Gespräch zu verfolgen und genau wiederzugeben ist eine der größten Herausforderungen in der Forschung an Künstlicher Intelligenz (KI). Forscherinnen und Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun erstmals gelungen, mit einem Computersystem die Erkennungsgenauigkeit des Menschen beim Erkennen solcher spontan gesprochener Sprache zu übertreffen – und dies mit nur minimaler Verzögerung zum Sprechen. Darüber berichten sie auf der Internet-Plattform http://www.ArXiv.org. Ein alltägliches Gespräch zu verfolgen und genau wiederzugeben ist eine der größten Herausforderungen in der…