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Ein internationales Team mit Beteiligung der TU Graz ruft in einem aktuellen Strategiepapier dazu auf, die Suche nach Raumtemperatur-Supraleitern koordiniert und mit gebündelten Kräften voranzutreiben - und legt einen programmatischen Ansatz für deren Gelingen vor. Die Suche nach Materialien, die elektrischen Strom ohne Energieverlust bei Raumtemperatur leiten können, zählt zu den größten und folgenreichsten Herausforderungen der modernen Physik: verlustfreie Stromübertragung, effizientere Motoren und Generatoren, leistungsfähigere Quanten computer , günstigere MRT-Geräte.

Die Beobachtung von Exoplaneten bringt einige Herausforderungen mit sich. Insbesondere Planeten, die der Erde ähneln, sind sehr schwer zu untersuchen, da sie nur schwach leuchten und von ihrem zugehörigen Stern überstrahlt werden. Nun hat ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung von Stefan Kimeswenger, Astrophysiker an der Universität Innsbruck, einen neuen Ansatz untersucht: Ein großes, erdbasiertes Teleskop soll mit einem im Weltraum kreisenden "Sonnenschirm" kombiniert werden, der das Licht des Sterns gezielt ausblendet.

TU Wien und IASBS (Iran) konnte man zeigen: Wie stark sich verschiedene Quanten-Messungen aufeinander auswirken, lässt sich in eine verblüffend einfache Formel fassen. Eine der verblüffendsten Aussagen der Quantenphysik ist: Manche Dinge kann man nicht gleichzeitig messen. Jede Messung kann den Zustand des Messobjekts beeinflussen - und damit auch die Ergebnisse einer weiteren Messung, die danach durchgeführt wird.

Was passiert, wenn man Elektronen durch Ionenbeschuss durcheinanderbringt? Wie man dabei erstaunlicherweise nicht Chaos, sondern ein sauberes Umschaltverhalten findet, zeigt die TU Wien. Wenn man eine Münze wirft, versetzt man sie in einen Zustand höherer Energie, bis sie wieder herunterfällt. Dann kann sie zwei verschiedene Zustände annehmen: Kopf oder Zahl.

Die TU Wien erweitert mit einem Team aus China die Grenzen des Quantencomputers: Statt mit Kombinationen von 0 und 1 zu arbeiten, kann die neue Technik vier Zustände gleichzeitig nutzen. Eine neue Art von Quanten-Computing wird möglich, durch eine Zusammenarbeit der TU Wien mit Forschungsgruppen aus China: Mit einem neuartigen Quanten- Gate gelang es, logische Rechenoperationen mit Photonen durchzuführen, die sich in einer Kombination aus vier verschiedenen Zuständen befinden - ein wichtiger Meilenstein für optische Quantencomputer, der ganz neue Chancen eröffnet.

Durch Kombination völlig unterschiedlicher Mikroskopie-Methoden kann man die optische Dichte einer Probe punktgenau messen. Eigentlich wollte man biologische Proben auf molekularer Skala untersuchen und stieß dabei auf hartnäckige Probleme. Doch dann stellte man fest: Die Ursache für die ärgerliche Messungenauigkeit, der variable Brechungsindex der Probe, kann exakt ermittelt werden und wird damit selbst zum hochinteressanten Messergebnis - wenn man zwei grundsätzlich völlig verschiedene Mikroskopie-Methoden miteinander kombiniert.

Ein altes Rätsel der Teilchenphysik konnte geknackt werden: Wie formuliert man Quantenfeldtheorien auf einem Gitter am besten, um sie am Computer optimal zu simulieren? Die Antwort kommt von der AI. Quantenfeldtheorien sind das Fundament der modernen Physik. Sie sagen uns, wie sich Teilchen verhalten und wie man ihre Wechselwirkungen beschreiben kann.

An der TU Wien wurde bei einem Quantenmaterial ein Zustand entdeckt, den man bisher für unmöglich gehalten hatte. Topologische Zustände müssen anders betrachtet werden als man bisher dachte. Die Quantenphysik sagt, dass sich Teilchen wie Wellen verhalten und daher ihr Aufenthaltsort nicht bekannt ist.

Inspiriert von biologischen Systemen versuchen Materialwissenschafter:innen seit langem, die Selbstorganisation zu nutzen, um Nanomaterialien herzustellen. Die Herausforderung: Der Prozess schien zufällig und schwer vorhersehbar. Nun haben Forschende des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und der Brandeis University geometrische Regeln entdeckt, die als Hauptsteuerung für selbstorganisierende Partikel fungieren.

Ein unerwarteter Effekt wurde von TU Wien und OIST Okinawa nachgewiesen: In einem eigentlich höchst ungeordneten Quantensystem entsteht plötzlich kohärente Mikrowellen-Strahlung. Zwei Kerzen strahlen doppelt so stark wie eine. Und zehn Kerzen strahlen zehnmal so intensiv. Diese Regel klingt völlig banal - aber in der Quantenwelt kann sie gebrochen werden.

Wassermoleküle laufen statt zu springen: TU Graz und University of Surrey zeigen in Nature Communications, wie sich Wasser auf ultradünnen 2D-Materialien überraschend unterschiedlich bewegt. Wissenschafter der TU Graz und der University of Surrey haben zusammen aufgedeckt, wie sich einzelne Wassermoleküle über zwei der dünnsten Materialien der Welt - Graphen und hexagonales Bornitrid (h-BN) - bewegen.

Zentrale Einschränkung der akustischen Levitation durch elektrische Ladung überwunden Physiker:innen aus den Gruppen von Scott Waitukaitis und Carl Goodrich am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) haben eine Methode entwickelt, um Objekte akustisch schweben zu lassen und sie gleichzeitig durch Ladung physisch voneinander getrennt zu halten.

Ein Team der TU Wien kombiniert Quantenphysik und allgemeine Relativitätstheorie - und findet erstaunliche Abweichungen von bisherigen Ergebnissen. Es ist so etwas wie der ,,Heilige Gral" der Physik: Die Vereinigung von Teilchenphysik und Gravitation. Die Welt der kleinen Teilchen wird hervorragend von der Quantentheorie beschrieben, die Welt der Gravitation von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

ISTA-Wissenschafterin über das Einfangen winziger Partikel und Wolken-Elektrifizierung Laser als Pinzetten, um die Wolken-Elektrifizierung zu verstehen? Das klingt erstmal nach Science-Fiction, aber am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) ist das die Realität. Forscher:innen haben eine Methode entwickelt, um mikrometergroße Partikel mit Lasern einzufangen und sie aufzuladen.

Wichtiger Schritt auf dem Weg zur Seh-Prothese: Biokompatible Elektroden können Infrarot-Licht in Nervenimpulse umwandeln, zeigt ein Team der TU Wien. Bei manchen Menschen sind die Licht-Rezeptoren auf der Netzhaut geschädigt, die darunterliegende Nervenstruktur ist aber noch intakt. In diesem Fall könnte man in Zukunft möglicherweise mit einem Seh-Implantat helfen: Biokompatible, dünne Photovoltaik-Filme registrieren Strahlung, wandeln sie in elektrische Signale um und stimulieren damit lebendes Nervengewebe.

Während die Verschmutzung durch Mikroplastik voranschreitet, bleibt die Erforschung möglicher Auswirkungen auf die Gesundheit durch technische Hürden erschwert: Bislang fehlen geeignete Methoden, um die Teilchen im Körper präzise zu identifizieren, ohne Gewebe zu zerstören.

ISTA-Physiker:innen lösen komplexe Quantenprobleme mit Hilfe der klassischen Physik Quanten-Vielteilchen-Narben stellen unser Wissen in Frage, wann und wie Quantensysteme ein Gleichgewicht erreichen. Forscher:innen der Serbyn Gruppe am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) haben vor kurzem gezeigt, dass diese Quanten-Narben häufiger vorkommen als erwartet.

Lösung für ein kniffliges Grundwasser-Rätsel aus Australien: An der TU Wien entwickelte man numerische Modelle, um Flüssigkeiten in porösen Materialien zu simulieren. Die Lage ist kompliziert, am Murray-Darling-Fluss im Süden Australiens: Durch die Landwirtschaft wird Salz aus den oberen Bodenschichten gewaschen und in den Fluss gespült.

Wie Silberiodid Eis entstehen lässt: Forschende der TU Wien enthüllen, wie ein winziger Kristall auf atomarer Ebene die Eisbildung auslöst. Niemand kann das Wetter kontrollieren, doch bestimmte Wolken lassen sich gezielt dazu bringen, Regen oder Schnee abzugeben. Dieses Verfahren, bekannt als ,,Wolkenimpfen", wird eingesetzt, um Hagelschäden zu verhindern oder Dürren zu mildern.

Ein Rätsel der theoretischen Chemie konnte an der TU Wien gelöst werden: Eine neue Rechenmethode erlaubt, Kräfte zwischen großen Molekülen korrekt zu berechnen. Warum können Geckos die Wände hochlaufen? Warum wird Stickstoff bei -196°C flüssig? Viele wichtige Alltagsphänomene lassen sich durch Van-der-Waals-Kräfte erklären - Bindungen zwischen Molekülen, die mathematisch oft nur schwer zu berechnen sind.