Physics

Physics is the study of science that deals with matter, energy, motion, and force through time and space. 
Physics in nanotechnology embodies segments such as quantum computing, laser technology, photonics as some examples.

  • Unconventional quasiparticles predicted in conventional crystals

    Unconventional quasiparticles predicted in conventional crystals | Two electronic states known as Fermi arcs, localized on the surface of a material, stem out of the projection of a 3-fold degenerate bulk new fermion. Image: Science/AAAS

    An international team of researchers has predicted the existence of several previously unknown types of quantum particles in materials. The particles — which belong to the class of particles known as fermions — can be distinguished by several intrinsic properties, such as their responses to applied magnetic and electric fields. In several cases, fermions in the interior of the material show their presence on the surface via the appearance of electron states called Fermi arcs, which link the different types of fermion states in the material's bulk.

  • Understanding Insulators with Conducting Edges

    Artificial edge in an optical lattice (blue), filled with an ultracold quantum gas that consists of ‘spin-up’ particles (red) and ‘spin-down’ particles (green). Along the edge – and only there - 'spin-up' particles can only flow to the left, and ‘spin-down’ particles can only flow to the right. Credit: Bernhard Irsigler

    FRANKFURT. Insulators that are conducting at their edges hold promise for interesting technological applications. However, until now their characteristics have not been fully understood. Physicists at Goethe University have now modelled what are known as topological insulators with the help of ultracold quantum gases. In the current issue of Physical Review Letters, they demonstrate how the edge states could be experimentally detected.

  • Universität Paderborn: Ein Experiment beweist eine rund 50 Jahre alte Theorie

    Dem Experimentalphysiker Prof. Thomas Zentgraf und seinen beiden Kollegen von der Universität Birmingham, Dr. Guixin Li und Prof. Shuang Zhang, ist es erstmalig gelungen, den nichtlinearen Doppler-Effekt von Licht bei Drehbewegungen im Experiment nachzuweisen – nahezu 50 Jahre nach seiner theoretischen Vorhersage durch den niederländischen Nobelpreisträger Nicolaas Bloembergen.

  • Unveiling nonlocal correlations in natural systems

    (from the original article): Parameter regions with different behaviour of the classical bound for an XXZ-like Hamiltonian with two parameters. Graphic: MPQ, Theory Division

    Nonlocal correlations are a quantum phenomenon that constitute a stronger form of correlations than quantum entanglement. Researchers at MPQ, ICFO, University of Innsbruck and the Center for Theoretical Physics of the Polish Academy of Sciences have developed a new method to show that the low energy states of some physical spin Hamiltonians can exhibit these nonlocal correlations.
    Classical correlations are part of our everyday experience. For instance, if one always puts on a pair of socks of the same colour and shape, looking at the colour or shape of one sock determines the colour or shape of the other one. Moreover, one can observe the colour and shape of one sock simultaneously, and these will tell us the colour and shape of the other one.

  • Using Mirrors to Improve the Quality of Light Particles

    A property of NV centers in diamond is that the states of their electron spins can be determined from the photons they emit. (Image: University of Basel, Department of Physics)

    Scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute have succeeded in dramatically improving the quality of individual photons generated by a quantum system. The scientists have successfully put a 10-year-old theoretical prediction into practice. With their paper, published recently in Physical Review X, they have taken an important step towards future applications in quantum information technology.

  • Virtual Technology Center for Efficient Solar Cells

    For the cleanroom of Fraunhofer ISE, the consortium implemented a remote monitoring for cells in diffusion tube. Fraunhofer ISE

    Linking up systems to a virtual network in order to make solar cell production in Baden Württemberg more efficient – this was the aim of the “InES” research project. With a cloud infrastructure developed by Fraunhofer IPA and both mobile and browser-based applications, the consortium is now able to share the use of machines at different sites. Remote monitoring of processes and automated test data transfers were also implemented.

  • Wärmekapazität von kondensiertem Licht vermessen

    Flüssiges Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher – das weiß jeder, der eine Wärmflasche sein Eigen nennt. Sobald Wasser jedoch siedet oder gefriert, lässt seine Speicherfähigkeit schlagartig nach. Ein ganz ähnliches Verhalten haben Physiker der Universität Bonn nun bei einem Gas aus Lichtteilchen beobachtet. Ihre Erkenntnisse lassen sich beispielsweise nutzen, um ultragenaue Thermometer herzustellen. Die Arbeit erscheint im renommierten Fachjournal „Nature Communications“.

  • Was den Spin zum Umklappen bringt

    Was den Spin zum Umklappen bringt | Die mechanischen Eigenschaften der Kohlenstoffnanoröhre (schwarz) bestimmen das Umklappen des Spins (orange) eines Moleküls (grün und rot).

    Der Einstein-de Haas Effekt zeigt, dass der Magnetismus auf den Drehimpuls von Elektronen zurückgeht, und gilt als makroskopischer Nachweis des Elektronenspins. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und am Institut Néel des CNRS Grenoble haben diesen Effekt nun erstmals auf der Ebene eines einzelnen Spins untersucht und als „Quanten Einstein-de Haas Effekt“ neu formuliert. Über ihre Arbeit berichten sie in der Zeitschrift Nature Communications (DOI: 10.1038/ncomms11443).

  • Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife

    Initialen der Universität Potsdam, geschrieben in der Monolage von Mikropartikeln. Prof. Dr. Svetlana Santer.

    Betrachtet man das Reinigen verschmutzter Wäsche nicht unter hauswirtschaftlichem, sondern unter physikalischem Aspekt, könnte man sagen, dass bei diesem Vorgang die Staub- und Fettpartikel durch sogenannte amphiphile Moleküle umhüllt und somit aus den Textilien entfernt werden. Physiker der Universität Potsdam haben jetzt gezeigt, dass dieser alltägliche Vorgang auch in der Mikro- und Nanotechnologie auf neue Weise genutzt werden kann. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Scientific Reports“.

  • Wearable Technology: Smart printed sensors monitor movement sequences

    Wearable technology has caught on to progress health and fitness. Simply worn on the body, smart garments can, for instance, track activity. Sensors in functional clothing could also help optimize exercises by monitoring movement sequences. A novel transparent sensor material developed by Fraunhofer ISC enables movement measuring sensors to be printed onto textiles. The innovative material will be presented on IDTechEX Europe at booth F16 in the Estrel Berlin on 27 and 28 April 2016.

  • 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.

  • What Even Einstein didn't Know

    Kienberger's team has developed a measurement method that allows to determine the time between the recording of an X-ray photon and the emission of an electron. A. Heddergott/ TUM

    It provides the basis for solar energy and global communications: the photoelectric effect. Albert Einstein described it over a century ago. For the first time, scientists from the Technical University of Munich (TUM), the Max-Planck Institute of Quantum Optics (MPQ), and the TU Wien have now measured the absolute duration of the light absorption and of the resulting photoelectron which is released from a solid body.

  • When Proteins Shake Hands

    Hybrid protein nanofibers at formation. (Dr Izabela Firkowska-Boden/FSU Jena)

    Materials scientists from Jena (Germany) create innovative nanomaterial from natural substances. Be it in spider silk, wood, the spaces between body cells, in tendons, or as a natural sealant for small wounds: protein fibres are found virtually everywhere in nature. These small protein fibres, also referred to as protein nanofibres by experts, often have outstanding properties such as a high stability, biodegradability, or antibacterial effect.

  • White Paper Highlights Federal Vision for Nanotechnology-Inspired Grand Challenge for Future Computing

    (July 29, 2016) Today, Federal agencies participating in the National Nanotechnology Initiative (NNI) released a white paper describing the collective Federal vision for the emerging and innovative solutions needed to realize the Nanotechnology-Inspired Grand Challenge for Future Computing.

  • Wie ein Molekül aus dem Rotieren kommt

    Das im Weltraum häufige Molekülion CH+ wurde erstmals unter interstellaren Bedingungen im neuen ultrakalten Speicherring (Cryogenic Storage Ring, CSR) des Heidelberger MPI für Kernphysik untersucht. Im Ring lassen sich Umgebungstemperaturen unterhalb von 10 K realisieren. Gemessen wurde die Aufspaltung von CH+ in C+ und H durch ultraviolettes Licht bei einer Energie nahe der Reaktionsschwelle. Der experimentelle Befund wird durch theoretische Rechnungen sehr gut reproduziert und erlaubt, die zeitabhängige Besetzung der einzelnen Rotationszustände zu ermitteln. Damit wurde das Potential des CSR für kontrollierte Experimente mit kalten Molekülionen erfolgreich demonstriert.

  • Wie funktioniert der Umkehrkreisel (tippe-top)?

    Die Frage ist nicht ganz trivial zu beantworten. Selbst Albert Einstein hat sich damit beschäftigt.

    Die Energieerhaltung scheint dem Kopfstand des Kreisels zu widersprechen, und doch sind Lageeinergie und Kinetische Energie in diesem Fall für den Wow-Effekt verantwortlich.

  • Wie Materialoberflächen Zellgemeinschaften steuern

    Wie Materialoberflächen Zellgemeinschaften steuern picture 2 | Jenaer Forschern ist es gelungen, Polymeroberflächen von künstlichen Blutgefäßen so zu verändern, dass sie die Anhaftung der Blutplättchen und damit die Blutgerinnung wesentlich reduzieren. Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

    Von der Natur inspiriert: Materialwissenschaftler der Uni Jena nutzen strukturierte Oberflächen, um medizinische Implantate sicherer zu machen

  • World Premiere at Formnext: Green Laser from TRUMPF Prints Copper and Gold

    The printing of pure copper is attractive in plant engineering and construction. TRUMPF

    The TruPrint 5000 is preheated to 500 degrees Celsius to print high-strength tool steel without cracks // A green laser in the 3D printer processes copper and precious metals // New applications in tool and mold making, medical devices and the jewelry industry. TRUMPF's latest 3D printer processes significantly more materials than conventional systems.

  • World´s Smallest Jet Engine Invented in Stuttgart

    Urea reacts with the enzymes on the inside wall of the nanotube and this biocatalytic reaction propels the tube forward. MPI-IS

    For the second time, Dr. Samuel Sánchez from the Max Planck Institute for Intelligent Systems in Stuttgart receives the Guinness World Record for the smallest nanotube travelling through fluid like a jet engine. Stuttgart (lb) - Dr. Samuel Sánchez is thrilled, just like last time he received a Guinness World Record for the smallest jet engine ever created. Sánchez is a Research Group Leader at the Max Planck Institute for Intelligent Systems in Stuttgart where he heads the smart nano-bio-devices group. Together with scientist Xing Ma from China, the 37-year-old developed an engine 220 nm in diameter, roughly 200 times smaller than the diameter of a human hair.

  • X-Ray Imaging with a Significantly Enhanced Resolution

    Schematic sketch of the new method. Picture: Anton Classen

    Physicists from Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) and Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY, Hamburg) have come up with a method that could significantly improve the quality of X-ray images in comparison to conventional methods. Incoherent diffractive imaging (IDI) could help to image individual atoms in nanocrystals or molecules faster and with a much higher resolution. Their results were recently published in the renowned journal Physical Review Letters.