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An der TU Wien gelingt es mit Mikroskopie-Methoden, chemische Reaktionen auf Katalysatoren viel genauer und detailreicher zu beobachten als bisher. Dadurch wird nun klar, warum manche Effekte nicht vorhersehbar sind. Katalysatoren aus winzigen Metallpartikeln spielen in der Technik eine äußerst wichtige Rolle - von der Brennstoffzelle bis zur Herstellung von synthetischen Treibstoffen als Energiespeicher.

An der TU Wien gelang ein Durchbruch bei der Herstellung wichtiger Enzyme: Bisher extrahierte man sie aus Krenwurzeln (Meerrettich), nun gelang eine präzise, saubere, synthetische Produktion im Labor. Es ist eines der wichtigsten Enzyme in der medizinischen Diagnostik: Die sogenannte - Horseradish Peroxidase- (Meerrettichperoxidase) wird für viele Medizinprodukte verwendet - oft kommt sie zum Einsatz, wenn ein Farbwechsel eines Teststreifens das Vorhandensein von Antikörpern oder anderen Proteinen nachweisen soll.

Kann man Atomkern-Uhren bauen, die noch einmal deutlich exakter sind als heutige Atomuhren? Mit Beteiligung der TU Wien gelang nun ein wichtiger Schritt in diese Richtung. Wenn man die exakteste Uhr der Welt bauen möchte, braucht man einen Taktgeber, der sehr oft und extrem präzise tickt. In einer Atomuhr nutzt man dafür die Elektronen in einem Atom, die bei Einstrahlen einer sehr exakt definierten Frequenz zwischen zwei verschiedenen Zuständen hin und her wechseln können.

Nano-Säulen in winzigen Sensoren lassen sich steuern und messen, indem man akustische Oberflächenwellen verwendet, wie sie auch bei Erdbeben auftreten, zeigt ein Team der TU Wien. Ähnlich wie ein Grashalm im Wind hin und her schwingt, können auch winzige Nanostrukturen vibrieren - bloß mit viel höherer Frequenz.

Mit neuen Techniken kann man Fragen beantworten, die bisher experimentell nicht zugänglich waren - darunter auch Fragen nach dem Zusammenhang von Quanten und Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf kosmischer Skala erklären möchte - etwa die Gravitationswellen, die bei der Kollision von schwarzen Löchern entstehen.

In Forschung und Lehre stehen ethische Fragen bei der Entwicklung digitaler Technologie an erster Stelle. Am 15. Mai 2023 wurde der UNESCO Chair für Digitalen Humanismus an der Fakultät für Informatik der Technischen Universität Wien zusammen mit BMBWF, BMK, BMEIA und der Stadt Wien inauguriert.

Mit winzigen Spitzen wird in einem Rasterkraftmikroskop eine Oberfläche abgetastet. Eine neue Erfindung der TU Wien liefert nun eine einfachere Variante, das Ergebnis zu messen. Das Grundprinzip des Rasterkraftmikrokops ist sehr einfach: Eine extrem dünne, bewegliche Spitze wird über eine Oberfläche bewegt, die man untersuchen möchte.

Eine künstliche Intelligenz, entwickelt an der TU Wien, kann bei Blutvergiftungen passende Behandlungsschritte vorschlagen. Der Computer Übertrifft dabei bereits den Menschen. Künstliche Intelligenz wird in der Medizin in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Besonders erfolgreiche Tests gibt es bereits in der Diagnostik: Der Computer kann zum Beispiel lernen, mit großer Treffsicherheit Bilder danach zu kategorisieren, ob sie krankhafte Veränderungen zeigen oder nicht.

In der Quantenforschung braucht man maßgeschneiderte elektromagnetische Felder, um Teilchen präzise zu kontrollieren. An der TU Wien zeigte man: maschinelles Lernen lässt sich dafür hervorragend nutzen. Mit elektromagnetischen Feldern lassen sich winzige Teilchen manipulieren: Man kann sie einfangen, festhalten, oder an einen bestimmten Ort bewegen.

Exakte Lösungen sind in der Materialphysik oft unmöglich. An der TU Wien wurde nun eine Technik entwickelt, um unlösbare Quanten-Rechnungen auf bestimmten Skalen lösbar zu machen. In der Physik hat man oft mit unterschiedlichen Skalen zu tun, die man getrennt voneinander beschreiben kann: Für die Bahn der Erde um die Sonne ist es völlig egal, ob ein Elefant im Zoo nach links oder nach rechts läuft.

Wie teilen sich Quantenteilchen Information? An der TU Wien konnte man eine merkwürdige Vermutung über Quanteninformation experimentell bestätigen. Manche Dinge hängen miteinander zusammen, andere nicht. Wenn man aus einer Menschenmenge willkürlich eine Person auswählt, die deutlich größer ist als der Durchschnitt, dann ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie auch mehr wiegt als der Durchschnitt.

Der goldene Mittelweg ist aus Palladium: Mit dem Edelmetall könnte man Supraleiter herstellen, die auch bei relativ hohen Temperaturen supraleitend bleiben, zeigen Rechnungen der TU Wien. Es ist eines der spannendsten Rennen in der modernen Physik: Wie kann man die besten Supraleiter herstellen, die auch bei möglichst hohen Temperaturen und einigermaßen normalem Druck noch supraleitend bleiben? In den letzten Jahren hat mit der Entdeckung der Nickelate eine neue Ära der Supraleitung begonnen.

Oft ist die einfachste Erklärung die Beste - das gilt auch für die Wissenschaft. So zeigten Forschende von TU Wien und der Toho Universität kürzlich, dass sich eine vermeintliche Quantenspinflüssigkeit mit konventioneller Physik beschreiben lässt. Zwei Jahrzehnte lang glaubte man, in einem synthetisch hergestellten Material eine mögliche Quantenspinflüssigkeit gefunden zu haben.

Sauberes Trinkwasser ist essentiell. Wie man Grundwasser daher von Schadstoffen wie Glyphosat effizient befreien kann, zeigte nun ein internationales Forschungsteam um Dominik Eder. Verunreinigtes Trinkwasser ist eine große Gefahr für unsere Gesundheit. Verschiedene Schadstoffe wie Pestizide, Herbizide, Hormone, Medikamente und andere chemische Verbindungen können mit den derzeit zur Verfügung stehenden Methoden jedoch nicht vollständig aus dem Grundwasser entfernt werden.

Wandelt man CO2 in Synthesegas um, erhält man einen wertvollen Ausgangsstoff für die chemische Industrie. Wie dies sogar bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck funktioniert, zeigen Forschende der TU Wien. Wer an CO2 denkt, dem kommen vermutlich schnell Begriffe wie klimaschädlich oder Abfallprodukt in den Sinn.

Daten perfekt löschen und die tiefstmögliche Temperatur erreichen - klingt nach völlig unterschiedlichen Aufgaben, ist aber eng miteinander verwoben. An der TU Wien fand man eine Quanten-Formulierung für den dritten Hauptsatz der Thermodynamik. Die absolut niedrigste Temperatur, die Überhaupt möglich ist, liegt bei -273,15 Grad Celsius.

Winzige Strukturen aus Gold können an der TU Wien durch Ionenbeschuss gezielt manipuliert werden - ausschlaggebend ist dabei erstaunlicherweise nicht die Wucht des Einschlags. Normalerweise muss man sich in der Physik entscheiden: Entweder man befasst sich mit großen Dingen - etwa mit einer Metallplatte und ihren Materialeigenschaften, oder mit winzigen Dingen - etwa mit einzelnen Atomen.

Mit maßgeschneiderten Laser-Lichtfeldern kann man die Bewegung mehrerer Teilchen verlangsamen und diese damit auf extrem tiefe Temperaturen abkühlen - das zeigt ein Team der TU Wien. Laser zu verwenden, um Atome abzubremsen, ist eine Technik, die schon lange verwendet wird: Wenn man Tieftemperatur-Weltrekorde im Bereich des absoluten Temperatur-Nullpunkts erzielen möchte, greift man auf Laser-Kühlung zurück, bei der den Atomen mit einem passenden Laserstrahl Energie entzogen wird.

Manchmal laufen chemische Reaktionen nicht nur stationär in eine Richtung ab, sondern zeigen räumlich-zeitliche Schwankungen. An der TU Wien wurde dabei nun ein Übergang zum chaotischen Verhalten auf der Nanometer-Skala beobachtet. Chaotisches Verhalten kennt man normalerweise von großen Dingen: Vom Wetter zum Beispiel, von Asteroiden im Weltraum, die von mehreren großen Himmelskörpern gleichzeitig angezogen werden, oder von schwingenden Pendeln, die man miteinander koppelt.

Wenn man in der Pharmaindustrie Proteine herstellt, sind sie zunächst oft falsch gefaltet und müssen umgebaut werden. An der TU Wien wird das in einem neuen CD-Labor im Detail untersucht. Bestimmte Proteine zählen zu den wichtigsten Produkten der Pharmaindustrie - etwa Insulin oder auch Interferone, die etwa gegen Diabetes, Krebs oder auch gegen Viruserkrankungen eingesetzt werden.