Mit intensivem Röntgenlicht hat ein DESY-geführtes Forschungsteam ein einzelnes Katalysator-Nanopartikel bei der Arbeit beobachtet. Die Untersuchung zeigt erstmals, wie ein individuelles Nanopartikel unter Reaktionsbedingungen die chemische Zusammensetzung seiner Oberfläche ändert, wodurch es aktiver wird. Das Team um DESY-Forscher Andreas Stierle stellt seine Beobachtungen im Fachblatt „Science Advances“ vor. Die Untersuchung ist ein wichtiger Schritt zu einem besseren Verständnis realer Katalysatormaterialien. Katalysatoren sind Materialien, die chemische Reaktionen begünstigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. In zahlreichen industriellen Prozessen werden heute Katalysatoren…
Seit Jahrzehnten wurden Teilchenbeschleuniger immer größer. Seit einigen Jahren gibt es jedoch eine Alternative: „Teilchenbeschleuniger im Tischformat“, die auf der Laseranregung von Kielwellen in Plasmen (laser wakefield) basieren. Solche kompakten Beschleuniger wären für künftige beschleunigergetriebene Lichtquellen interessant, werden aber auch für die Hochenergiephysik untersucht. Ein Team aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) hat eine Methode entwickelt, um den Querschnitt der so beschleunigten Elektronenpakete präzise zu vermessen. Dadurch rücken Anwendungen dieser neuen Beschleunigertechnologien für Medizin und Forschung…
Erfolgreiches Experiment an der TU Darmstadt… An der TU Darmstadt ist der weltweit erste Betrieb eines supraleitenden Linearbeschleunigers mit zweifacher Energie-Rückgewinnung gelungen. Das Experiment am Elektronen-Linearbeschleuniger der Universität (S‑DALINAC) wies nach, dass eine extreme Einsparung von Beschleunigerleistung möglich ist. Hochkomplexe Anlagen zur Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen sind für die physikalische Grundlagenforschung und technische Anwendungen von großer Bedeutung. Die für viele Forschungsfelder notwendige Entwicklung von Anlagen mit höheren Strahlströmen und verbesserter Strahlqualität stößt inzwischen an technologische und ökonomische Grenzen. Einen Ausweg…
Ein Team von Forschern aus Harvard, dem MIT und dem Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe entwickelte Experimente und eine Theorie zur Erklärung des hydrodynamischen Elektronenflusses in 3D-Metallen und beobachtete ihn zum ersten Mal mit einer neuen Bildgebungstechnik. Elektronen fließen durch die meisten Metalle eher wie ein Gas als wie eine Flüssigkeit, was bedeutet, dass sie nicht miteinander wechselwirken. Zwar wurde schon lange Zeit vermutet, dass Elektronen unter bestimmten Bedingungen auch wie eine Flüssigkeit fließen könnten, aber erst jüngste Fortschritte…
In dem neu gegründeten Spezialforschungsbereich TACO untersuchen Forschende von TU Wien und Uni Wien gemeinsam grundlegende Prozesse, die an komplexen Materialien ablaufen. Lassen sich Materialien zähmen? Der Spezialforschungsbereich TACO, kurz für TAming COmplexity in Materials Modeling, stellt sich dieser Herausforderung. Denn komplexe neue Materialien wecken nicht nur das wissenschaftliche Interesse bei Physiker_innen und Chemiker_innen, auch versprechen sich die Wissenschaftler_innen einen konkreten Nutzen von neuen Oxidverbindungen. TACO und seine 10 Teilprojekte stellten sich am 27. und 28. September an der TU…
Forscher der Universität Göttingen untersuchen Systeme mit Computersimulationen. Lebende Systeme lassen sich nicht so einfach mit den Standardgesetzen der Physik verstehen, wie dies bei Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern der Fall ist. Lebende Systeme sind aktiv und zeigen faszinierende Eigenschaften: Sie können sich an ihre Umgebung anpassen, selbst antreiben oder auch selbst reparieren. Forscher der Universität Göttingen haben Modelle für solche aktiven Systeme mit Hilfe von Computersimulationen analysiert und eine neue Art von Ordnungseffekt entdeckt. Dieser wird durch eine einfache mechanische…
Berechnungen des exotischen, experimentell schwer zugänglichen Kerns Zinn-100 mit neuesten ab-initio theoretischen Methoden liefern verlässliche Ergebnisse. Dies zeigen neue präzise Massenmessungen von in der Nuklidkarte benachbarten Indium-Isotopen, die mittels ausgefeilter Techniken am CERN möglich waren. Maßgeblich daran beteiligt waren Physiker aus der Abteilung von Klaus Blaum am MPI für Kernphysik. An den theoretischen Rechnungen hat die Max-Planck Fellow-Gruppe von Achim Schwenk an der TU Darmstadt mitgewirkt. Das Zinn-Isotop mit der Massenzahl 100 ist der schwerste mögliche Atomkern mit gleicher Anzahl…
Ein Forschungsteam aus Deutschland, China und den Vereinigten Staaten hat entdeckt, dass zwei aufeinander verdrehte Schichten aus MoS₂ zur Steuerung der kinetischen Energieskalen in Festkörpern verwendet werden können. Die Forscher zeigen, dass die Elektronen in MoS₂ nicht nur die elektronischen Eigenschaften des Materials kontrollieren, sondern auch destruktiv interferieren können, wodurch ihre Bewegung entlang bestimmter Pfaden zum Stoppen kommt. Durch diese Eigenschaft lassen sich exotische magnetische Zustände erzeugen. Die Arbeit von Forschern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD)…
Dauerhaft verschattete Mondkrater enthalten Eis, lassen sich jedoch nur schlecht ablichten. Ein selbstlernender Computeralgorithmus ermöglicht nun schärfere Bilder. In den Polarregionen des Mondes finden sich Krater und Senken, in die niemals Sonnenlicht fällt. Die bisher höchstaufgelösten Bilder aus der ewigen Nacht von 17 solcher Gebiete legt eine Gruppe von Forschern unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen heute in der Fachzeitschrift Nature Communications vor. Solche Gebiete könnten gefrorenes Wasser enthalten, was sie zu attraktiven Zielen für zukünftige Mond-Missionen…
FAU-Physiker führen Elektronenpulse kontrolliert durch Nanostrukturkanal. Teilchenbeschleuniger sind unverzichtbare Werkzeuge in Forschungsbereichen wie Biologie, Materialwissenschaft und Teilchenphysik. Forschende sind ständig auf der Suche nach leistungsfähigeren Verfahren, um Teilchen zu beschleunigen, um bestehende Anlagen zu verbessern – und so die Kapazität für Versuche zu erhöhen. Eine solche leistungsfähigere Technologie ist die dielektrische Laserbeschleunigung. Hier werden Teilchen im optischen Nahfeld beschleunigt, das entsteht, wenn ultrakurze Laserpulse auf ein photonisches Gitter fokussiert werden. Wissenschaftlern vom Lehrstuhl für Laserphysik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist…
Ein Forschungsteam der TU Wien entwickelte ein neues Quanten-Übertragungsprotokoll, das eine höhere Datenübertragungsrate erlaubt und gleichzeitig viel robuster gegen Störungen ist. Quantenkryptographie ist eine der erfolgversprechendsten Quantentechnologien unserer Zeit: An zwei unterschiedlichen Orten wird exakt dieselbe Information erzeugt, und die Gesetze der Quantenphysik garantieren, dass keine dritte Person diese Information abhören kann. So entsteht ein Code, mit dem man Informationen perfekt verschlüsseln kann. Das Team von Prof. Marcus Huber vom Atominstitut der TU Wien entwickelte ein neuartiges Übertragungsprotokoll, das nun…
Astronomen vom MPI für Astronomie haben erstmalig erfolgreich eine neue Methode zur Bestimmung der Massen von schwarzen Löchern in Quasaren erprobt. Diese Methode wird Spektroastrometrie genannt und fußt auf der Vermessung von Strahlung, die von Gas in der Umgebung der supermassereichen schwarzen Löcher stammt. Die Messung ermittelt gleichzeitig die Geschwindigkeit des strahlenden Gases und seinen Abstand vom Zentrum der Akkretionsscheibe, von der Material in das schwarze Loch strömt. Die hohe Empfindlichkeit der Messmethode ermöglicht die Erforschung der Umgebung leuchtkräftiger Quasare…
Antiferromagneten besitzen zwar eine magnetische Ordnung, doch löscht sich ihre Magnetisierung nach außen genau aus, sodass sogar ihr Entdecker, der Nobelpreisträger Louis Néel, sich keine Anwendung für diese Materialklasse vorstellen konnte. Heute sind Antiferromagneten jedoch heiße Kandidaten für die schnellere und energie-effizientere Verarbeitung und Speicherung von Daten. Auf dem Weg dorthin hat unter anderem die magnetische Streuung im weichen Röntgenbereich – eine Kombination aus Spektroskopie und Streuexperiment – direkte Einblicke in die magnetische Ordnung von Antiferromagneten erlaubt und so einen…
Dreidimensionale topologische Isolatoren sind Materialien, die elektrischen Strom widerstandsfrei leiten können – allerdings nur auf ihrer Oberfläche. Dieser Effekt ist jedoch schwer messbar: Weil die Materialien üblicherweise wenig Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen haben, dominiert der Ladungstransport im Inneren. Physiker*innen der Universität Bielefeld ist es nun gelungen, topologische Isolatoren auf Basis winzig kleiner Nanopartikel zu entwickeln und so den Ladungstransport auf der Oberfläche nachzuweisen. Die Studie entstand in Kooperation mit Forschenden der Universität Duisburg-Essen und des Leibniz-Instituts für Festkörper-…
Absorptionsspektrometer Ratiospect 2.0. Wie können Pflanzen Licht wahrnehmen? Dieser Frage geht ein Forschungsteam um den Freiburger Pflanzenphysiologen Prof. Dr. Andreas Hiltbrunner auf den Grund. Ihr wichtigstes Werkzeug dabei ist das von Fraunhofer IPM entwickelte Messystem Ratiospect 2.0 – ein hochgenaues, speziell angepasstes optisches Absorptionsspektrometer. Am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie, Fakultät für Biologie, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg forscht die Arbeitsgruppe von Professor Andreas Hiltbrunner daran, wie Pflanzen Licht wahrnehmen können. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Untersuchung lichtempfindlicher Pflanzenproteine – sogenannter Phytochrome….
Von Halbleitern bis zum Mondgestein: Viele Materialien bearbeitet man mit Ionenstrahlen. An der TU Wien ließ sich nun erklären, wie dieser Prozess von der Rauigkeit der Oberfläche abhängt. Wenn man eine Metalloberfläche von einer Lackschicht befreien möchte, kann man dafür einen Sandstrahler verwenden: Unzählige Sandkörner werden auf die Oberfläche geschossen, übrig bleibt sauberes Metall. Ganz ähnlich kann man sich das „Sputtern“ vorstellen – bloß viel kleiner, auf atomarer Skala. Die Oberfläche wird mit Ionen, das sind geladene Atome, bestrahlt. Dadurch…
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