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Forschende haben in einem künstlich hergestellten Material eine neue Art nachgewiesen. Das Material wird dadurch ferromagnetisch, dass Elektronen ihre Bewegungsenergie minimieren. von Oliver Morsch Damit ein Magnet an der Kühlschranktür haftet, müssen in seinem Inneren mehrere physikalische Effekte perfekt zusammenspielen.

Im Rahmen einer Zusammenarbeit haben Forscherinnen und Forscher eine überraschende magnetische Eigenschaft eines exotischen Materials entdeckt. Sie würde es Computern ermöglichen, weniger als ein Millionstel der Energie zu verbrauchen, die zum Schalten eines einzigen Bits erforderlich ist. In der Welt der Materialwissenschaft werden immer wieder Materialien mit exotischen Eigenschaften entdeckt oder hergestellt.

Forschende der ETH Zürich erreichten erstmals einen Formgedächtniseffekt bei Objekten, die nur wenige Nanometer dünn sind. Das lässt sich nutzen, um winzige Maschinen und kleine Roboter im Nanomassstab herzustellen. Legierungen, die nach Verformungen zu ihrer Ausgangsstruktur zurückwechseln können, besitzen ein sogenanntes Formgedächtnis.

Wissenschaftler der EPFL haben einen neuen Ansatz für die Elektronik erdacht, der die Gestaltung von Metastrukturen auf der Ebene der Subwellenlängen beinhaltet. Sie könnte die nächste Generation von Hochgeschwindigkeitsgeräten für den Austausch massiver Datenmengen einleiten, mit Anwendungen in der 6G-Kommunikation und darüber hinaus.

Physiker der Universität Basel haben erstmals experimentell belegt, dass es eine negative Korrelation gibt zwischen den beiden Spins eines verschränkten Elektronenpaares aus einem Supraleiter. Für ihre Untersuchung verwendeten sie Spinfilter aus Nanomagneten und Quantenpunkten, wie sie im Wissenschaftsjournal 'Nature' berichten.

Forschende haben eine Methode entwickelt um mehrere Nanopartikel gleichzeitig auf Temperaturen von nur wenigen Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abzukühlen. Mit dieser neuen Methode können Quanteneffekte mehrerer Nanopartikel studiert und hochempfindliche Sensoren gebaut werden. In den letzten vierzig Jahren haben Physiker:innen gelernt, immer grössere Objekte auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abzukühlen: Atome, Moleküle und zuletzt auch Nanopartikel, die aus Milliarden von Atomen bestehen.

Materialien extrem abzukühlen ist wichtig für die physikalische Grundlagenforschung und technische Anwendungen. Basler Forschern ist es nun gelungen, einen elektrischen Schaltkreis auf einem Chip durch Verbesserung eines speziellen Kühlschranks und eines Niedrigtemperatur-Thermometers auf 220 Mikrokelvin zu kühlen - nahe dem absoluten Temperatur-Nullpunkt.

Identische Lichtteilchen (Photonen) sind wichtig für viele Technologien, die auf der Quantenphysik beruhen. Ein Team von Forschenden aus Basel und Bochum hat nun identische Photonen mit unterschiedlichen Quantenpunkten erzeugt - ein wichtiger Schritt für Anwendungen wie abhörsichere Kommunikation und Quanteninternet.

Forschenden der ETH Zürich ist es erstmals gelungen, Exzitonen - also Quasiteilchen aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Fehlstellen - in einem Halbleitermaterial mit steuerbaren elektrischen Feldern einzufangen. Die neue Technik ist sowohl für die Herstellung von Einzelphotonen-Quellen als auch für die Grundlagenforschung wichtig.

Header Forschende der und der Frankfurt School haben ein künstliches neuronales Netzwerk entwickelt, das anspruchsvolle Steuerungsprobleme lösen kann. Das selbstlernende System kann für die Optimierung von Lieferketten und Produktionsprozessen gleichermassen eingesetzt werden, wie für Smart Grids oder Verkehrsleitsysteme.

Forschende am PSI haben zum ersten Mal beobachtet, wie sich winzige Magnete in einer speziellen Anordnung nur aufgrund von Temperaturänderungen ausrichten. Der Einblick in die Vorgänge innerhalb von sogenanntem künstlichem Spin-Eis könnte eine wichtige Rolle spielen bei der Entwicklung neuartiger Hochleistungsrechner.

Quantenbits (Qubits) sind die kleinsten Informationseinheiten eines Quantencomputers. Zu den aktuell grössten Herausforderungen bei der Entwicklung eines solch leistungsfähigen Computers zählt die Skalierbarkeit. Einen Durchbruch in diese Richtung hat eine Forschungsgruppe der Universität Basel zusammen mit Kollegen des IBM Forschungslabors in Rüschlikon zu verzeichnen.

Mehr Wärmepumpen in Gebäuden und mehr Elektroautos auf den Strassen führen künftig zu einem Anstieg des Stromverbrauchs in der Schweiz. Zur Deckung dieses steigenden Bedarfs sind wir auf Stromimporte angewiesen, die allerdings häufig einen grossen CO2-Fussabdruck aufweisen, da sie etwa aus Gasoder Kohlekraftwerken stammen.

Quanteneffekte in Supraleitern könnten der Halbleitertechnologie eine neue Wendung geben. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universität Cornell im US-Bundesstaat New York haben ein Verbundmaterial identifiziert, das Quantenbauelemente in die Halbleitertechnologie integrieren und damit elektronische Bauteile deutlich leistungsstärker machen könnte.

Bisher ist nicht geklärt, inwiefern Interaktionen zwischen den verschiedenen Zelltypen des Herzens den normalen Herzhythmus beeinflussen und möglicherweise auch lebensbedrohliche Rhythmusstörungen auslösen. Eine an der Universität Bern neu entwickelte Messmethode erlaubt es erstmals, die Herzaktivierung gleichzeitig optisch und elektrisch zu erfassen und so umfassende Antworten auf diese Fragen zu finden.

Forschende der Universität Basel haben erstmals einen atomar dünnen Halbleiter mit supraleitenden Kontakten versehen. Solche extrem dünnen Bauelemente mit neuartigen elektronischen und optischen Eigenschaften könnten den Weg für bisher ungeahnte Anwendungen ebnen. Kombiniert mit Supraleitern sollen sie neue Quantenphänomene erzeugen und Verwendung in der Quantentechnologie finden.

Bio-inspirierte Elektrizitätsquellen könnten in Zukunft tragbare oder implantierbare Elektronik antreiben, die sogar mit Stoffwechselprodukten betrieben werden kann. Dies zeigen die Ergebnisse einer neuen Forschungsarbeit der BioPhysik-Gruppe des Adolphe Merkle-Instituts. Die Gruppe unter der Leitung von Michael Mayer hat sich auf Batterien konzentriert, die zum einen Unterschiede in der Salzkonzentration, sogenannte Ionengradienten nutzen, um elektrischen Strom zu erzeugen und zum anderen nachhaltige Methoden zur Erzeugung solcher Unterschiede im Körper sucht.

Quantencomputer benötigen zum Rechnen Qubits als elementare Bausteine, die Informationen verarbeiten und speichern. Physiker haben nun ein neuartiges Qubit realisiert, das sich von einem stabilen Ruhezustand in einen schnellen Rechenmodus umschalten lässt. Das Konzept eignet sich auch, um viele Qubits zu einem leistungsstarken Quantenrechner zu verbinden, berichten Forscher der Universität Basel und der TU Eindhoven in der Fachzeitschrift «Nature Nanotechnology».

Forschende der ETH Zürich haben - in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der EPF Lausanne und der Harvard Medical School - ein System entwickelt, mit dem sich einzelne Nervenstränge in lebenden Mäusen optisch stimulieren lassen. Und damit gezeigt, dass das Nervensystem direkt auf das Immunsystem einwirkt.

Forscher der Universität Basel haben zusammen mit Kolleginnen aus Pisa ein neues Konzept entwickelt, das den Eigendrehimpuls (Spin) von Elektronen verwendet, um elektrischen Strom zu schalten. Neben der Grundlagenforschung könnten solche Spin-Ventile auch Anwendung in der Spintronik finden - einer Art Elektronik, die statt der Ladung der Elektronen ihren Spin ausnutzt.