news 2018

'Topologische Materialien' sind technisch hochinteressant, aber schwer zu messen. Mit einem Trick der TU Wien wurde nun in China eine neue Untersuchungsmethode angewandt. Elektronen sind nicht bloß kleine Kügelchen, die sich wie ein Gummiball durch ein Material bewegen. Aus den Gesetzen der Quantenphysik ergibt sich, dass sich Elektronen wellenartig verteilen.

Die TU Graz betreibt in der Forschungseinrichtung Elettra Sincrotrone Trieste zwei Beamlines, an denen Materialstrukturen und -eigenschaften auf kleinstem Maßstab untersucht werden können. Meter lang ist der Rundweg rund um den Speicherring im Zentrum der Forschungseinrichtung Elettra Sincrotrone Trieste , hoch oben in den Bergen über der italienischen Hafenstadt Triest.

ChemikerInnen entwickeln neues Material für die Anode von Akkus Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus, wie sie in Smartphones und Notebooks zum Einsatz kommen, stoßen zunehmend an Leistungsgrenzen. Materialwissenschafter Freddy Kleitz von der Fakultät für Chemie der Universität Wien hat mit internationalen WissenschafterInnen nun ein neues nanostrukturiertes Material für die Anode von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, das den Batterien mehr Leistung und Lebensdauer bringt.

Surrogate sind Ersatzmischungen aus wenigen chemischen Komponenten, die die physikalisch-chemischen Eigenschaften realer Gemische aus mehreren hundert oder tausend Komponenten gut nachbilden sollen. Insbesondere im Bereich der Motorenentwicklung stellen Treibstoff-Surrogate einen unverzichtbaren Baustein zur Simulation und experimentellen Validierung der innermotorischen Verbrennung und Abgasbehandlung dar.

Ein internationales Forschungsteam entwickelte unter Leitung der TU Graz ein Kontrastmittelkonzept für die MR-Tomografie, das noch nie dagewesene Funktionen in der medizinischen Bildgebung verspricht. Für die medizinische Diagnostik und das Entwickeln neuer Behandlungsmethoden spielt die molekulare Bildgebung eine immer wichtigere Rolle.

Von ,,Frequenzkämmen" spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher. Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge.

Software, die sich nach nur einer Ausführung selbst zerstört, galt lange Zeit als unerfüllbares Ideal zum Schutz privater Informationen. Doch nun gelang es ForscherInnen der Universität Wien gemeinsam mit WissenschafterInnen aus Brasilien und Singapur dieses bedeutende Konzept der Cyber-Security mithilfe von Quantentechnologie zu realisieren.

Physiker der Uni Wien selektieren molekulare Strukturen durch Lichtwechselwirkung Flexible Moleküle können eine Vielzahl von geometrischen Formen annehmen. Diese Formen, die Konformere, bestimmen oft die Reaktionsgeschwindigkeit und sind sich so ähnlich, dass sie oft nur schwer aussortiert werden können.

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern. Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik. Forscherinnen und Forscher der TU Graz konnten nun erstmals mit Hilfe der hochauflösenden Elektronentomographie jene Mechanismen entschlüsseln, die für das Verständnis dieser Eigenschaften entscheidend sind.

Wenn Quantenteilchen durcheinanderwirbeln, halten sie sich trotzdem an universelle Gesetze. Was für ein Quantensystem gilt, gilt auch für andere - das zeigen zwei verschiedene Experimente an der TU Wien und der Universität Heidelberg. Manche Dinge sind so kompliziert, dass es völlig unmöglich ist, sie exakt zu berechnen.

Für zukünftige Technologien wie Quantencomputer und Quantenverschlüsselung ist die experimentelle Beherrschung von komplexen Quantensystemen unumgänglich. Wissenschaftern der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist dabei ein weiterer Sprung gelungen. Während weltweit PhysikerInnen versuchen die Anzahl an zweidimensionalen Systemen, sogenannten Qubits, zu erhöhen, gehen die Forscher um Anton Zeilinger einen neuen Weg.

Nanokäfige sind hochinteressante molekulare Strukturen mit Hohlräumen, die z.B. in der Medizin als Träger kleinerer Moleküle genutzt werden können. Kurze Abschnitte des DNA-Moleküls sind perfekte Kandidaten für das kontrollierbare Design neuartiger Nanokäfige, der DNA-basierten Dendrimere.

Elliptisch polarisiertes Licht kann zu systematischen Messfehlern führen: Forschende haben erstmals einen Welleneffekt nachgewiesen, der zu Messfehlern bei der optischen Positionsbestimmung von Objekten führen kann. Die nun in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlichte Arbeit könnte Konsequenzen für die Lichtmikroskopie haben, aber auch bei der Positionsbestimmung mit Hilfe von Schall, Radaroder Gravitationswellen eine Rolle spielen.

Eine neue Vermutung scheint die Stringtheorie aus den Angeln zu heben. Timm Wrase von der TU Wien veröffentlichte dazu nun vieldiskutierte Ergebnisse. In der Stringtheorie könnte ein Umbruch bevorstehen. Im Juni veröffentlichte ein Team von Stringtheoretikern aus Harvard und Caltech eine revolutionär klingende Vermutung Die Stringtheorie soll mit der Existenz von ,,Dunkler Energie", wie sie bisher verstanden wurde, grundsätzlich unvereinbar sein - doch nur mit ,,Dunkler Energie" kann man heute die beschleunigte Expansion des Universums erklären.

Forscher der TU Graz beschreiben in Nature Communications den Prozess, der innerhalb einer Billionstel Sekunde in einem suprafluiden Heliumtröpfchen abläuft, wenn in dessen Inneren ein Atom fotodynamisch angeregt wird. Weiteres Bildmaterial zum Download am Ende der Meldung. Markus Koch, Associate Professor am Institut für Experimentalphysik der TU Graz, konzentriert sich in seiner Forschungsarbeit auf Prozesse in Molekülen und Clustern, die auf Zeitskalen von Pikosekunden (10 -12 Sekunden) und Femtosekunden (10 -15 Sekunden) ablaufen.

Eine neue, vielversprechende Mikroskopiemethode wurde an der TU Wien entwickelt - die ,,Nanomechanische Absorptions-Mikroskopie". Gemessen wird dabei nicht Licht, sondern Schall. Einzelne Moleküle kann man nicht fotografieren. Wenn man Objekte abbilden will, die kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts, muss man sich besondere Tricks einfallen lassen.

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen. Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche herausgelöst. Albert Einstein konnte dieses Phänomen 1905 erstmals erklären, indem er von ,,Lichtquanten" sprach - den kleinsten Einheiten des Lichts, die wir heute Photonen nennen.

Unter bestimmten Bedingungen kann ein Atom andere Atome dazu bringen, einen kräftigen Lichtblitz auszusenden. An der TU Wien wurde dieser Quanten-Effekt nun nachgewiesen. Theoretisch vorhergesagt wurde das Phänomen schon vor Jahrzehnten - doch im Experiment ist es nur sehr schwer nachzuweisen: Man spricht von ,,Superradianz", wenn ein Atom Energie in Form von Licht abgibt, und dabei eine große Zahl anderer Atome in unmittelbarer Nachbarschaft dazu bringt, ebenfalls zur selben Zeit Energie abzustrahlen.

Österreichische Forscher quantifizieren Partikelwachstum von organischen Nanoteilchen am CERN Kleine, mit freiem Auge nicht sichtbare Aerosolpartikel in der Luft ermöglichen die Entstehung von Wolken. WissenschafterInnen um den Physiker Paul Winkler von der Universität Wien erforschen ihre Entstehungsund Wachstumsmechanismen.

Wie entstehen die dünnsten Strukturen, die es gibt? Als ,,zweidimensionale Materialien" bezeichnet man Kristalle, die nur aus einer oder wenigen Schichten von Atomen bestehen. Sie zeigen oft ungewöhnliche Eigenschaften, die viele neue Anwendungen in Optoelektronik und Energietechnik versprechen. Eines dieser Materialien ist 2D-Molybdändisulfid, eine atomar dünne Schicht aus Molybdän- und Schwefelatomen.