aktualitäten 2021

Die elektrischen Eigenschaften von Graphen lassen sich durch eine gleichmässige Dehnung des Materials gezielt verändern, berichten Forschende der Universität Basel. Das ebnet den Weg für die Entwicklung neuartiger elektronischer Bauteile. Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die wabenförmig angeordnet sind.

Bei der Untersuchung von zwei Exoplaneten in einem hellen, nahe gelegenen Sternsystem hat der CHEOPS-Satellit den dritten bekannten Planeten des Systems ausgemacht, der unerwarteterweise die Oberfläche des Sterns kreuzte. Dieser Transit offenbart spannende Details über einen «beispiellosen Planeten», wie das wissenschaftliche Team unter der Leitung der Universitäten Genf und Bern sowie Mitglieder des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS betonen.

Forschende der ETH Zürich entwickelten einen Kondensator für Länder mit Wasserknappheit. Damit kann erstmals ohne Energie während des ganzen Tages Wasser aus der Luft gewonnen werden. Möglich ist dies dank einer selbstkühlenden Oberfläche und einem speziellen Strahlungsschutzschild. Süsswasser ist in vielen Weltgegenden Mangelware und muss dort aufwendig gewonnen werden.

Die Materialtheoretikerin Chiara Gattinoni erforscht mit dem Supercomputer «Piz Daint» am CSCS eine spezielle Klasse von Materialien: die Ferroelektrika. Diese Materialien könnten künftig das Herzstück von energiesparenden, miniaturisierten Datenspeichern in elektrischen Geräten sein. Eines der von der ETH-Forscherin analysierten Ferroelektrika ist ihrer Meinung nach geradezu magisch.

PSI-Forschende haben eine neues Tomografie-Verfahren entwickelt, mit dem sie chemische Eigenschaften im Inneren von Katalysator-Materialien in 3-D extrem genau und schneller als bislang messen können. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden heute in der Fachzeitschrift Science Advances . Die Materialgruppe der Vanadium-Phosphor-Oxide (VPO) ist in der chemischen Industrie weit verbreitet als Katalysator.

Die Quantencomputer der Zukunft sollen nicht nur superschnell rechnen, sondern auch zuverlässig. Noch ist das eine grosse Herausforderung. Nun haben Informatiker unter dem Lead der ETH Zürich erste Schritte in Richtung zuverlässiges Quanten-Maschinenlernen gemacht. Wer Pilze sammelt, weiss, dass es besser ist, die giftigen und die ungiftigen auseinanderzuhalten.

Wie ist die Materie in unserem Universum verteilt? Und woraus besteht die mysteriöse Dunkle Energie? HIRAX, ein neues Grossteleskop bestehend aus Hunderten von kleinen Radioteleskopen, soll darauf Antworten liefern. An der Entwicklung der Anlage sind auch Physiker der ETH Zürich beteiligt. «Es ist ein aufregendes Projekt», erklärt Alexandre Refregier, Professor für Physik an der ETH Zürich, wenn er die futuristisch anmutende Visualisierung aus Südafrika betrachtet.

Ein internationales Team unter Leitung von Empaund Forschern spielt mit 3D-Bausteinen im Nanobereich, die bis zu 100-mal grösser sind als Atome und Ionen. Und obwohl zwischen diesen Nano-'Legosteinen' ganz andere, viel schwächere Kräfte wirken als jene, die Atome und Ionen zusammenhalten, bilden sie ganz von selbst Kristalle, deren Strukturen natürlichen Mineralien gleichen.

Wissenschaftler der Empa und der EPFL haben eine neue Art von Defekten als häufigste Quelle von struktureller Unordnung in auf Oberflächen synthetisierten Graphen-Nanobändern identifiziert, einer neuartigen Klasse von kohlenstoffbasierten Materialien, die sich als äusserst nützlich für elektronische Bauteile der nächsten Generation erweisen könnte.

Eine aktuelle Studie zeigt, wie die Methoden der komplexen Systemphysik auf das Problem der Desinformation im Internetzeitalter angewendet werden. Diese Forschung der Universität Freiburg zeigt, wie in einem System, in dem es viele Informationsquellen gibt, auf natürliche Weise falsche Meinungen entstehen können.

Forschenden ist es gelungen, speziell präparierte Graphenscheiben durch Anlegen einer elektrischen Spannung wahlweise isolierend oder supraleitend zu machen. Dies funktioniert sogar lokal, so dass in der selben Graphenscheibe Regionen mit völlig verschiedenen physikalischen Eigenschaften nebeneinander erzeugt werden können.

Die Bilder lassen niemanden kalt: riesige Strudel von Plastikmüll in den Weltmeeren mit zum Teil verheerenden Folgen für deren Bewohner - das Vermächtnis unseres modernen Lebensstils. Durch Verwitterung und Abbauprozesse entstehen daraus unzählige Kleinstpartikel, die sich inzwischen in praktisch allen Ökosystemen nachweisen lassen.

Die ETH Zürich und das Paul Scherrer Institut (PSI) eröffnen ein gemeinsames Zentrum zur Entwicklung von Quantencomputern. Ziel ist es, die Realisierung von Quantencomputern sowohl auf Basis von Ionenfallen als auch von supraleitenden Bauteilen voranzutreiben. Die ETH Zürich stellt dafür 32 Mio. Franken bereit.

Mit Quantensystemen, die aus mehreren Teilchen bestehen, können magnetische oder elektrische Felder genauer gemessen werden. Ein junger Physiker der Universität Basel hat nun ein neues Verfahren für solche Messungen vorgeschlagen, das auf einer bestimmten Art von Korrelationen zwischen Quantenteilchen beruht.

Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI ist es erstmals gelungen, mit der Methode des Transient Grating Spectroscopy ins Innere von Stoffen zu blicken. Dazu nutzten sie die Röntgenstrahlen des SwissFEL. Das Experiment am PSI ist ein Meilenstein, um Vorgänge in der Welt der Atome zu beobachten. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen die Forschenden heute im Fachblatt Nature Photonics .

Das US-amerikanische Forschungslabor 'Fermilab' hat die mit Spannung erwarteten Ergebnisse der experimentellen Messung des sogenannten anomalen magnetischen Dipolmoments des Myons veröffentlicht. Als Mitglieder der 'Muon g-2 Theory Initiative' haben Forschende der Universität Bern parallel dazu dieselbe physikalische Grösse basierend auf dem Standardmodell theoretisch berechnet.

Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld. Möglicherweise ist dafür die spezielle innere Struktur der Planeten verantwortlich. Doch neue Experimente von ETH-Forschern zeigen nun, dass das Rätsel nach wie vor ungelöst ist. Die beiden grossen Gasplaneten Uranus und Neptun haben seltsame Magnetfelder.

Forschende des CERN haben neue verblüffende Ergebnisse veröffentlicht. Laut der internationalen Forschungskollaboration, die das Large Hadron Collider beauty-Experiment betreibt, verstärken die neuesten Messungen die Hinweise auf eine Abweichung gegenüber den theoretischen Erwartungen. Lassen sich die Resultate bestätigen, deuten sie auf eine Physik jenseits des Standardmodells hin - etwa eine neue fundamentale Kraft.

Mit Hilfe des 3D-Aerosoldrucks von Perowskiten auf Graphen haben Wissenschaftler der EPFL Röntgendetektoren von bisher unerreichter Empfindlichkeit hergestellt. Dieser Durchbruch kann die Effizienz medizinischer Bildgebungsgeräte erheblich verbessern und gleichzeitig deren Kosten und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken reduzieren.

Physikerinnen und Physiker aus der Schweiz, Deutschland und der Ukraine haben einen Vorschlag für ein neuartiges Speichermedium ausgearbeitet. Der Ansatz beruht auf besonderen Eigenschaften antiferromagnetischer Materialien, welche die Forschenden erstmals experimentell untersucht haben. Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, bestimmte physikalische Eigenschaften eines Antiferromagneten erstmals mithilfe von Quantensensoren auf der Nanometerskala zu untersuchen.