Scientific Publication

  • Auch das Deuteron gibt Rätsel auf: Proton und Deuteron doch kleiner als gedacht?

    Auch das Deuteron gibt Rätsel auf Proton und Deuteron doch kleiner als gedacht picture1 | Karsten Schuhmann und Aldo Antognini an dem Lasersystem, das für die Laserspektroskopie eingesetzt wurde. Foto: Paul Scherrer Institut/Markus Fischer

    Das Deuteron – ein Atomkern aus nur einem Proton und einem Neutron – ist deutlich kleiner als bislang gedacht. Zu diesem Ergebnis kommt eine internationale Forschungsgruppe, die Experimente am Paul Scherrer Institut PSI durchgeführt hat. Dies passt zu einer Studie aus dem Jahr 2010, bei dem dieselbe Forschungsgruppe das Proton vermessen und damit das "Rätsel um den Protonradius" begründet hatte. Nun gibt die Deuterongrösse ein analoges Rätsel auf. Womöglich wird dies zu einer Anpassung der Rydbergkonstante führen. Die Experimente fanden an der weltweit leistungsstärksten Myonenquelle am PSI statt, wo die Forschenden mittels Laserspektroskopie sogenanntes myonisches Deuterium vermassen.

  • Aus zwei mach eins: Wie aus grünem Licht blaues wird

    Aus zwei mach eins Wie aus grünem Licht blaues wird | Photonen-Hochkonversion: Die Energieübertragung zwischen den Molekülen basiert auf einem Austausch von Elektronen (Dexter-Transfer) Abbildung: Michael Oldenburg

    Die Hochkonversion von Photonen ermöglicht, Licht effizienter zu nutzen: Zwei Lichtteilchen werden in ein Lichtteilchen mit höherer Energie umgewandelt. Forscher am KIT haben nun erstmals gezeigt, dass innere Grenzflächen zwischen oberflächengebundenen metallorganischen Gerüstverbindungen (SURMOFs) sich optimal dafür eignen – sie haben aus grünem Licht blaues Licht gemacht. Dieses Ergebnis wurde nun in der Fachzeitschrift Advanced Materials vorgestellt und eröffnet neue Möglichkeiten für optoelektronische Anwendungen wie Solarzellen oder Leuchtdioden. (DOI: 10.1002/adma.201601718)

  • Better Contrast Agents Based on Nanoparticles

    Scientists at the University of Basel have developed nanoparticles which can serve as efficient contrast agents for magnetic resonance imaging. This new type of nanoparticles produce around ten times more contrast than common contrast agents and are responsive to specific environments. The journal Chemical Communications has published these results.

  • Blut-Abbau im Akkord: Zell-Einwanderer schützen vor Eisenvergiftung

    Blut Abbau im Akkord Zell Einwanderer schützen vor Eisenvergiftung | Können Monozyten nicht in die Leber einwandern und sich zu Eisen-verwertenden Zellen entwickeln, lagert sich giftiges Eisen in Organen wie der Niere ab. (Eisen-frei: blau, Eisen-Protein-Komplex:braun) Abbildung: CSB Massachusetts General Hospital

    Freiburger Forscher entschlüsseln, wie der Körper rote Blutkörperchen abbaut, ohne sich dabei selbst zu vergiften. Der neue Ansatz könnte Komplikationen nach Blutvergiftungen und Hämolyse vermindern.

  • Eine Mini-Antenne für die Erzeugung von hochfrequenten Spinwellen

    Eine Mini Antenne für die Erzeugung von hochfrequenten Spinwellen | Das Zentrum eines magnetischen Wirbels sendet unter hochfrequenten magnetischen Wechselfeldern Spinwellen mit sehr kurzen Wellenlängen aus. Abbildung: HZDR

    Im Zuge der rasant fortschreitenden Miniaturisierung steht die Datenverarbeitung mit Hilfe elektrischer Ströme vor zum Teil unlösbaren Herausforderungen. Eine vielversprechende Alternative für den Informationstransport in noch kompakteren Chips sind magnetische Spinwellen. Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es nun bei einer internationalen Zusammenarbeit gelungen, Spinwellen mit extrem kurzen Wellenlängen im Nanometer-Bereich – eine entscheidende Eigenschaft für die spätere Anwendung – gezielt zu erzeugen.

  • Every atom counts in Protein structures

    Every atom counts in Protein structures | Tailored parallel X-rays perfectly matching the dimensions of the protein crystals enabled the scientists to determine the proteasome structure in unprecedented detail. Illustration: Hartmut Sebesse / Max Planck Institute for Biophysical Chemistry

    Malignant cancer cells not only proliferate faster than most body cells. They are also more dependent on the most important cellular garbage disposal unit, the proteasome, which degrades defective proteins. Therapies for some types of cancer exploit this dependence: Patients are treated with inhibitors, which block the proteasome. The ensuing pile-up of junk overwhelms the cancer cell, ultimately killing it. Scientists have now succeeded in determining the human proteasome’s 3D structure in unprecedented detail and have deciphered the mechanism by which inhibitors block the proteasome. Their results will pave the way to develop more effective proteasome inhibitors for cancer therapy.

  • Kalkalgen: Baumeister der Nanowelt

    Kalkalgen Baumeister der Nanowelt picture1 | Die Kalkalge Pleurochrysis carterae Aufnahme: André Scheffel u. Damien Faivre / MPI für molekulare Pflanzenphysiologie

    Kalkalgen, Muscheln, aber auch Seeigel und Seesterne sind Baumeister der Nanowelt: Nur mit Kalk, Proteinen und Zuckern erschaffen sie präzise geformten Strukturen. Wissenschaftler der Potsdamer Max-Planck-Institute für molekulare Pflanzenphysiologie und für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben nun einen entscheidenden Mechanismus entdeckt, wie eine Kalkalge die filigranen Konstruktionen erzeugt. Die Erkenntnisse könnten auch für andere Produkte der Biomineralisation etwa in Knochen oder Zähnen relevant sein, und sie könnten sich sogar technisch nutzen lassen.

  • Kristallzüchtung für komplexe Messaufgaben in der 5G-Technologie

    Kristallzüchtung für komplexe Messaufgaben in der 5G Technologie | Ferrit-Einkristalle für Hochfrequenz-Filterkomponenten gezüchtet aus Hochtemperaturlösungen Photo: INNOVENT e.V.

    Wissenschaftler der Industrieforschungseinrichtung INNOVENT züchten einkristalline Ferritmaterialien für die Mikrowellenmesstechnik. Erstmals werden damit durchgehende Empfangsbereiche von Signal- und Spektrumanalysatoren bis 85 GHz für anspruchsvolle Messaufgaben auf den Gebieten Automotive Radar, 5G und andere drahtlose Kommunikation realisiert.

  • Lithium-Ionen Akkus: Kapazität kann um das Sechsfache gesteigert werden

    Lithium Ionen Akkus Kapazität kann um das Sechsfache gesteigert werden | Lithium-Ionen wandern in die Schicht aus kristallinem Silizium ein. Im Lauf der Beladung bildet sich eine 20 Nanometer dünne Schicht (rot) in der Si-Elektrode, die extrem viele Lithium-Atome aufnimmt Abbildung: HZB

    Lithium-Ionen-Akkus könnten ihre Kapazität um das Sechsfache erhöhen, wenn ihre Anode statt aus Graphit aus Silizium bestünde. Ein Team vom Institut für weiche Materie und funktionale Materialien des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat erstmals detailliert beobachtet, wie Lithium-Ionen in Silizium einwandern. Ihre Arbeit zeigt, dass schon extrem dünne Silizium-Schichten ausreichen, um die theoretisch mögliche Kapazität des Akkus zu realisieren. Die Arbeit ist veröffentlicht in der Zeitschrift ACSnano der American Chemical Socity (DOI: 10.1021/acsnano.6b02032)

  • Maßgeschneiderte Spitzen für Rasterkraftmikroskope dank Nano-3D-Druck

    Maßgeschneiderte Spitzen für Rasterkraftmikroskope dank Nano 3D Druck picture2 | Optimal an spezielle Anforderungen angepasste Sondenspitzen für Rasterkraftmikroskope können nun am KIT mittels Nano-3D-Druck hergestellt werden. Aufnahme: KIT

    Rasterkraftmikroskope machen die Nanostruktur von Oberflächen sichtbar. Ihre Sonden tasten das Untersuchungsmaterial dazu mit feinsten Messnadeln ab. Am KIT ist es nun gelungen, den Messnadeln eine maßgeschneiderte Form zu geben. So kann eine passende Messspitze für jede Messaufgabe hergestellt werden, etwa für verschiedenartige biologische Proben. Möglich macht dies die 3D-Laserlithografie, also ein 3D-Drucker für Strukturen in Nanometer-Größe. Die Fachpublikation Applied Physics Letters widmet diesem Erfolg nun ihre Titelseite. DOI: 10.1063/1.4960386

  • Neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion

    Neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion | Es müssen nicht immer Edelmetalle sein: Ulf-Peter Apfel und seine Kollegen haben ein neues vielversprechendes Katalysatormaterial entdeckt. Photo: RUB, Kramer

    Das Mineral Pentlandit ist ein potenzieller neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion. Forscher beschreiben in der Zeitschrift „Nature Communications“, dass es genauso effizient arbeitet wie heute übliche Platinelektroden. Im Gegensatz zu Platin ist Pentlandit günstig und kommt häufig auf der Erde vor. Ein Team um Dr. Ulf-Peter Apfel und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann von der Ruhr-Universität Bochum beschreibt die Ergebnisse gemeinsam mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und der Technischen Universität in Bratislava.

  • Physiker weisen für Magnonen Supraströme bei Raumtemperatur nach

    Physiker weisen für Magnonen Supraströme bei Raumtemperatur nach | Professor Dr. Burkhard Hillebrands, TU Kaiserslautern Koziel/ TU Kaiserslautern

    Supraleiter zeigen faszinierende Quantenphänomene. Allerdings treten diese in der Regel nur bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt auf. Für bestimmte Quantenteilchen, die Magnonen, haben Physiker um Professor Dr. Burkard Hillebrands von der TU Kaiserslautern einen neuartigen Strom von Magnonen, einen Suprastrom, nun erstmals bei Raumtemperatur nachgewiesen. An der Arbeit waren auch theoretische Physiker aus Israel und der Ukraine beteiligt. Die Erkenntnisse könnten helfen, etwa die Datenverarbeitung wesentlich leistungsfähiger machen. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Physics“ veröffentlicht.

  • Ultracold atoms in a "Rydberg-dress"

    Ultracold atoms in a Rydberg dress picture1 | Fig. 1: From the starting state densely filled with atoms (left), a ring-like structure emerges due to the long range interaction (right). Graphic: MPQ, Quantum Many-Body Systems Division

    Scientists at the MPQ (Garching) and MPIPKS (Dresden) have developed a novel technique to let atoms interact over large distances.

    Many properties of our everyday world can be explained if atoms are thought of as small, solid marbles, which feel each other only if brought in direct contact with each other. The temperature of the air surrounding us, for example, is the result of uncountable, continuously occurring collisions between its constituents. Contrary to this, we also know effects which arise from the interplay between two distant objects. Well-known examples are two magnets which can affect each other also at quite a distance, or the formation of a salt crystal as a regular arrangement of positively charged sodium and negatively charged chlorine ions, which are bound together at large distances by electrical attraction.

  • Wenn künstliche Atome leuchten: Quantenpunkte und der Auger-Effekt

    Wenn künstliche Atome leuchten Quantenpunkte und der Auger Effekt | Im Quantenpunkt (grauer Hügel) befindet sich ein Ladungspaar. Die Elektronen (blaue Punkte) tunneln aus dem darunter gelegenen Reservoir in den Quantenpunkt hinein oder verlassen ihn wieder. Die roten Pfeile stehen für Licht. Abbildung: Annika Kurzmann

    Ist das Elektron drin, geht im künstlichen Atom das Licht aus: Die Physiker Annika Kurzmann und Dr. Martin Geller vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) konnten einzelne Elektronen dabei beobachten, wie sie blitzschnell in winzige Strukturen eindringen. Für ihre Erkenntnisse wurden sie mit gleich zwei Veröffentlichungen in den Fachmagazinen „Physical Review Letters“ und „Nano Letters“ sowie mit einer Auszeichnung belohnt. Auch moderne Fernseher könnten von den Ergebnissen profitieren.