Schärfer denn je: Mit Rastertunnelmikroskopen lassen sich zwar einzelne Moleküle abbilden, ihre Schwingungen waren damit bisher aber nur schwer detektierbar. Physiker der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) erfanden nun eine Methode, mit der sich die Vibrationssignale bis um das Fünfzigfache verstärken lassen. Gleichzeitig steigerten sie damit die Frequenzauflösung um ein Vielfaches. Die neue Methode wird helfen, Wechselwirkungen in Molekülsystemen besser zu verstehen und Simulationsmethoden weiterzuentwickeln. Die Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam jetzt im Fachjournal Physical Review Letters. In Molekülen vibrieren die Atome…

Neue Fertigungstechnik öffnet Tür zu Glasfaser-kompatiblen Quanten. Weltweit forschen Fachleute daran, Quanteninformationstechnologien in die Anwendung zu bringen. Ein wichtiger Weg führt über Licht: Einzelne Lichtpakete, auch Lichtquanten oder Photonen genannt, könnten Daten zukünftig kodiert und praktisch abhörsicher übertragen. Dafür sind neue Photonenquellen nötig, die kontrolliert einzelne Lichtquanten aussenden – und zwar auf Abruf. Erst seit kurzem ist bekannt, dass solche Einzelphotonenquellen in Silizium mit passenden Eigenschaften für die Kommunikation umsetzbar sind. Jedoch fehlte bislang ein Verfahren, um die Quellen in…

In klassischen Modellen zur Sternentwicklung wurde bis heute der frühen Evolution der Sterne wenig Bedeutung zugemessen. Thomas Steindl vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck zeigt nun erstmals, dass die Biografie der Sterne durchaus durch ihre frühe Phase geprägt wird. Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht. Vom Baby bis zum Teenager: Sterne in ihren „jungen Jahren“ stellen die Wissenschaft vor große Herausforderungen. Der Prozess der Sternentstehung ist besonders komplex und schwer in theoretischen Modellen abzubilden. Eine der…

 – Isotopenkontrolliertes Siliziumkarbid für Festkörper-Quantenbauelemente. Das Fraunhofer IISB entwickelt Festkörper-Quantenelektronik auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC). Grundlage sind auf SiC-Wafern epitaktisch erzeugte SiC-Schichten mit exakt festgelegten Isotopenkonzentrationen. In isotopenkontrolliertem SiC definiert erzeugte Punktdefekte (Farbzentren) ermöglichen diverse Quantenbauelemente. Festkörperbauelemente auf SiC-Basis bieten ein enormes Potential für die breite Einführung von Quantentechnologien. Am Fraunhofer IISB entwickelt eine Forschungsgruppe optimierte Grundmaterialien und Prozesstechnologien für Festkörper-Quanten-elektronik auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC). Ausgangspunkt sind auf SiC-Wafern epitaktisch abgeschiedene SiC-Schichten mit genau festgelegten Konzentrationen für…

Eigenschaften des bisher schwersten untersuchten Elements bei GSI/FAIR gemessen. Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, an den Beschleunigeranlagen des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt neue Erkenntnisse über die chemischen Eigenschaften des superschweren Elements Flerovium – Element 114 – zu gewinnen. Die Messungen zeigen, dass es sich bei Flerovium um das flüchtigste Metall im Periodensystem handelt. Flerovium ist damit das schwerste Element des Periodensystems, das chemisch untersucht ist. Mit den Ergebnissen, die im Fachmagazin „Frontiers in Chemistry“ veröffentlicht sind, bestätigt…

Mit starken magnetischen Wechselfeldern lässt sich eine neue Art von Spinwellen erzeugen, die bislang nur theoretisch vorhergesagt worden war. Gelungen ist das erstmals Physikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Im Fachjournal “Nature Communications” berichten sie über ihre Arbeit und liefern die ersten mikroskopischen Aufnahmen dieser Spinwellen. Die Grundidee der sogenannten Spintronik ist es, eine besondere Eigenschaft von Elektronen – den Spin – für verschiedene elektronische Anwendungen nutzbar zu machen: zum Beispiel für die Speicher- und Informationstechnik. Der Spin ist eine Art…

… sind Frühwarnsystem für Umweltveränderungen – Jungfernflug im Tierpark Berlin. Wie kann ein Geier im Berliner Tierpark seinen Artgenossen und deren Lebensräumen in Namibia helfen? Als Modell und Pate für eine neue Generation von Tiersendern: Im Tierpark Berlin feierte heute der Prototyp eines vom Leibniz-IZW und Fraunhofer IIS entwickelten innovativen Tiersender-Systems seinen Jungfernflug auf einem Geier. Die Sender werden über sensornahe Künstliche Intelligenz (KI), eine Kamera, energieeffiziente Elektronik und satelliten­gestützte Kommunikationstechnik verfügen, was völlig neue Einblicke in die Welt der…

Verdoppelte Heizleistung, 40 neue Diagnostiken und 6,8 Kilometer Kühlrohre: Der Greifswalder Stellarator hat seine volle Ausbaustufe erreicht und beginnt in diesem Herbst wieder mit wissenschaftlichen Experimenten. Die deutlich verbesserte Ausstattung der Fusionsanlage soll in wenigen Jahren einen Plasmabetrieb von bis zu 30 Minuten ermöglichen. Drei Jahre lang hatten bei Wendelstein 7-X vor allem Ingenieure und Techniker das Sagen. Es ging darum, das Kernfusionsexperiment des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) am Standort Greifswald auf seine volle Ausbaustufe zu heben. Wichtigstes neues Element…

Forschende evaluieren Einsatz im Klinikalltag. Welches Potenzial haben robotische Systeme, um das hochqualifizierte Pflegepersonal in Kliniken von fachfremden Servicetätigkeiten zu entlasten? Dies erforschen die Professur für Pflegewissenschaft an der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt (KU) und das LMU Klinikum München. Das Kooperationsprojekt trägt den Titel „REsPonSe – Robotersystem zur Entlastung des Pflegedienstes von Servicetätigkeiten“ und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Auf der nuklearmedizinischen Therapiestation des Münchner Klinikums wird der Einsatz eines Pflegeroboters getestet. Verschiedene Studien zeigen, dass Pflegepersonal nur…

Ein internationales Forschungsteam hat ein Computerprogramm entwickelt, mit dem sich der Transport kosmischer Strahlung durch das All simulieren lässt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, so das Rätsel um die Quellen der kosmischen Strahlung lösen zu können. Bislang ist unbekannt, welche Himmelsobjekte die hochenergetische Strahlung aussenden, die aus dem All auf die Erde prasselt. Um experimentelle Daten erklären zu können, braucht es theoretische Modelle; die neue Computersimulation kann diese liefern. Ein Team um Forschende der Ruhr-Universität Bochum (RUB) beschreibt die Software…

Forscher*innen aus Deutschland und Österreich stellen in der renommierten Fachzeitschrift Nano Letters eine neue Methode für die Erzeugung von Photonen vor, mit der die Informationsrate in zukünftigen Quantenkommunikationsnetzwerken verdoppelt werden kann. Die Arbeit beruht auf einer theoretischen Vorhersage des Teams um die Physikerin Dr. Doris Reiter von der TU Dortmund. Überall auf der Welt forschen Physiker*innen daran, neue Technologien zu entwickeln, die sich die Prinzipien der Quantenmechanik zu Nutze machen. Eine Schlüsselanwendung ist die Quantenkommunikation: Sie basiert darauf, Licht in…

Die Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMD) sind eine Materialklasse mit großem Potential für die Spintronik. Eine Studie an BESSY II hat gezeigt, dass in einem dieser Materialien bereits einfach linear polarisiertes Licht ausreicht, um Spins unterschiedlicher Ausrichtung selektiv zu manipulieren. Dieses Ergebnis eröffnet einen neuen Weg zur Erzeugung spinpolarisierter Ströme und ist ein Meilenstein für die Entwicklung spintronischer und opto-spintronischer Geräte. Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts war das Zeitalter der Elektronik: Elektronische Bauelemente wurden immer komplexer und kleiner, aber diese Prozesse stoßen…

Magnetische Skyrmionen sind extrem kleine und sehr stabile Magnetisierungswirbel, die häufig als “topologische Quasiteilchen” bezeichnet werden, da ein solches Spin-Ensemble eine besondere Stabilität aufweist. Sie sind aus zwei Gründen wissenschaftlich interessant: Zum einen könnten magnetische Skyrmionen als Informationsträger in Informationstechnologien der Zukunft fungieren. Zum anderen bieten Skyrmionen in dünnen magnetischen Filmen ein ideales Testfeld, um die Dynamik von topologisch nicht-trivialen magnetischen Quasiteilchen zu untersuchen. Einem Forscherteam unter der Leitung des Max-Born-Instituts ist es gelungen, die Erzeugung des Skyrmions auf der…

Mit Laserblitzen simuliert ein Forschungsteam das Innere von Eisplaneten. Was geht im Zentrum von Planeten wie Neptun und Uranus vor? Um das herauszufinden, hat ein internationales Team unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Universität Rostock und der französischen École Polytechnique eine dünne Folie aus simplem PET-Plastik mit einem Laser beschossen und das Geschehen mit intensiven Röntgenblitzen untersucht. Zum einen konnten die Forscher*innen ihre frühere These bekräftigen, dass es wohl tatsächlich Diamanten im Inneren der Eisriesen am Rand unseres Sonnensystems…

Rot wird nicht Grün und infrarotes Licht nicht plötzlich sichtbar, wenn man es durch einen Lichtleiter schickt. Denn Licht ändert seine Wellenlänge nicht einfach so. Es sei denn, der Mensch greift zu einem Trick. Den hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Uni Jena jetzt erstmals in optischen Fasern effektiv anwenden können. Ihm ist es gelungen, optische Fasern so zu funktionalisieren, dass sie unsichtbares Infrarot-Licht in rotes Licht verwandeln. Ihre Spezialfasern könnten künftig als Miniatur-Lichtkonverter nutzbar sein. Ihre Forschungsergebnisse sind…

In einer aktuellen Publikation des Fachjournals „Advanced Materials“ stellt ein Team aus Physikern und Chemikern der TU Dresden einen organsichen Dünnschichtsensor vor, der eine ganz neue Art der Wellenlängenidentifikation von Licht beschreibt und eine spektrale Auflösung unterhalb eines Nanometers erreicht. Als integrierte Bauteile könnten die Dünnschichtsensoren in Zukunft den Einsatz von externen Spektrometern überflüssig machen. Die neuartige Technologie wurde bereits zum Patent angemeldet. Spektroskopie umfasst eine Gruppe von experimentellen Verfahren, die Strahlung nach einer bestimmten Eigenschaft, z.B. Wellenlänge oder Masse,…