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Mit Infrarot-Spektroskopie kann man winzige Spuren unterschiedlicher Stoffe nachweisen. In einem neueröffneten Christian Doppler-Labor an der TU Wien entwickelt man diese Technik nun einen Schritt weiter. Selbst kleinste Verunreinigungen können große Auswirkungen haben - das gilt etwa in der Arzneimittelproduktion, oder auch bei der Suche nach Umweltschadstoffen.

Durch eine Kombination aus organischer und anorganischer Chemie entwickelte man an der TU Wien das neuartige Schmiermittel COK-47 - mit bemerkenswerten Fähigkeiten. Das richtige Schmiermittel für den richtigen Zweck zu finden - das ist eine Aufgabe, die in der Industrie oft äußerst wichtig ist. Nicht nur um Reibung, Überhitzung und Verschleiß zu verringern, sondern auch um Energie zu sparen.

Ein neues Mikroskopie-Verfahren kann Moleküle identifizieren. Die Frage nach dem Auflösungsvermögen erwies sich aber als schwieriges Rätsel. An der TU Wien wurde es nun gelöst. Wenn man die Qualität eines Mikroskops beurteilt, ist die entscheidende Frage: Wie groß sind die kleinsten Strukturen, die man damit gerade noch sichtbar machen kann? Wie nah können zwei Objekte aneinanderrücken, bis sie nicht mehr als zwei getrennte Objekte zu sehen sind, sondern zu einem einzigen Bild-Blob verschwimmen? Bei gewöhnlichen Lichtmikroskopen lässt sich das mit relativ einfachen Formeln berechnen.

Durchbruch in der Materialforschung: Eine Legierung aus mehreren Metallen wurde auf Basis von Computersimulationen der TU Wien so optimiert, dass sie praktisch keine Wärmeausdehnung zeigt. Die meisten Metalle dehnen sich aus, wenn ihre Temperatur ansteigt. Der Eiffelturm etwa ist aufgrund seiner Wärmeausdehnung im Sommer um rund 10 bis 15 Zentimeter höher als im Winter.

Gibt es einen Widerspruch zwischen Quantentheorie und Thermodynamik? Oberflächlich betrachtet schon - aber an der TU Wien zeigte man nun, wie beides perfekt zusammenpasst. Es ist eines der wichtigsten Naturgesetze, die wir kennen: Der berühmte zweite Hauptsatz der Thermodynamik sagt, dass die Welt immer unordentlicher wird, wenn der Zufall regiert.

Nervenstimulation kann bei verschiedenen Erkrankungen helfen. Das funktioniert aber nur dann gut, wenn man körpereigene Rhythmen dabei berücksichtigt, sagt eine Studie der TU Wien. Es müssen nicht immer Medikamente sein. Manche Gesundheitsprobleme, von chronischen Schmerzen und Entzündungen bis hin zu neurologischen Erkrankungen, lassen sich auch durch Nervenstimulation behandeln, etwa mit Hilfe von Elektroden, die am Ohr befestigt werden und den Vagus-Nerv aktivieren.

Eine Art ,,Nabelschnur" zwischen verschiedenen Quanten-Zuständen findet man in manchen Materialien. An der TU Wien zeigte man nun: Dabei handelt es sich um ein zwingendes physikalisches Gesetz, das für viele Materialien gilt. Es ist ein Grundprinzip der Quantentheorie: Manchmal können bestimmte physikalische Größen nur ganz bestimmte Werte annehmen, der Bereich dazwischen ist physikalisch einfach nicht erlaubt.

Quanten-Simulatoren sind ein völlig neues Werkzeug für die Forschung: Man erklärt Quantenphysik durch andere Quantenphysik. Forschungsteams aus Innsbruck und Wien entwickeln eine neue Methode, die in Zukunft die Verifikation dieser neuen Technologie zulässt. Quantenphysik ist ein vielfältiges Gebiet: Sie beschreibt Teilchenkollisionen kurz nach dem Urknall ebenso wie Elektronen in festen Materialien oder Atome weit draußen im All.

Ein Forschungsteam am Institut für Materialchemie der TU Wien unter der Leitung von Dominik Eder hat einen neuen synthetischen Ansatz entwickelt, um langlebige, leitfähige und katalytisch aktive Hybridgerüstmaterialien für die (photo)elektrokatalytische Wasserspaltung herzustellen. Poröse metall-organische Gerüstkatalysatoren Die Entwicklung von Technologien für nachhaltige Energieträger, wie Wasserstoff, ist von entscheidender Bedeutung.

Mit Mikroelektroden wurden an der TU Wien Nervenzellen der Netzhaut untersucht. Sie zeigen ein erstaunlich stabiles Verhalten - eine gute Nachricht für Retina-Implantate. Als ,,Außenstation des Gehirns" wird die Retina oft bezeichnet - schließlich finden wichtige Schritte der visuellen Signalverarbeitung nicht erst im Großhirn, sondern schon in den Nervenzellen im Auge statt.

Wenn man Metall-Nanopartikel auf Kohlenstoff platziert, werden sie viel aktiver. Was man bisher nur aus Erfahrung vermutete, konnte nun an der TU Wien erstmals im Detail erklärt werden. Edelmetalle spielen in der chemischen Industrie eine wichtige Rolle als Katalysatoren: Mit Hilfe von Silber, Platin, Palladium oder anderen Elementen kann man chemische Reaktionen ablaufen lassen, die sonst nicht oder nur mit viel geringerer Reaktionsrate voranschreiten würden.

In bestimmten Materialien kann sich elektrische Ladung nur in ganz bestimmten Richtungen bewegen. An der TU Wien zeigte man nun: Das lässt sich durch magnetische Effekte erklären. Hochtemperatur-Supraleitung gehört zu den großen Rätseln der modernen Physik: Manche Materialien leiten elektrischen Strom völlig ohne Widerstand - allerdings nur bei sehr kalten Temperaturen.

Die Entstehung von Quantenverschränkung gehört zu den schnellsten Prozessen, die es in der Natur gibt. Mit speziellen Tricks, zeigt die TU Wien, lässt sich das auf Attosekunden-Skala untersuchen. Die Quantentheorie beschreibt Ereignisse, die in extrem kurzer Zeit ablaufen. Früher hat man solche Ereignisse Überhaupt als ,,instantan" oder ,,augenblicklich" betrachtet: Ein Elektron kreist um den Atomkern - im nächsten Augenblick wird es plötzlich von einem Lichtblitz herausgerissen.

Wie lange leben Neutronen? Dafür gibt es unterschiedliche Messergebnisse, die einander widersprechen. An der TU Wien schlug man nun eine mögliche Erklärung vor. Neutronen gehören zu den Grundbausteinen der Materie. Im Atomkern können sie sich beliebig lange aufhalten, ganz ohne sich zu verändern. Anders sieht es allerdings bei freien Neutronen aus, die alleine herumfliegen, ohne Teil eines Atomkerns zu sein: Diese freien Neutronen zerfallen ganz von selbst - im Durchschnitt nach knapp einer Viertelstunde.

An der TU Wien ist es gelungen, Ionenpulse mit einer Dauer von deutlich unter 500 Pikosekunden zu erzeugen, mit denen man etwa chemische Prozesse auf Materialoberflächen beobachten kann. Wenn man etwas sehr Schnelles fotografieren will, braucht man eine Kamera mit sehr kurzer Belichtungszeit. Dasselbe Prinzip gilt Überall in der Physik: So verwendet man etwa extrem kurze Laserpulse, um die Prozesse sichtbar zu machen, die innerhalb von Atomen ablaufen.

Forschende der Technischen Universität Wien und der Universität Wien lüften nach jahrzehntelanger Suche das Geheimnis um die Oberflächenstruktur von Aluminiumoxid. Aluminiumoxid (Al2O3), auch bekannt als Korund, Saphir oder Rubin, wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt: als Isolator in elektronischen Bauteilen, als Trägermaterial für Katalysatoren oder als chemisch inerte Keramik, um nur einige Beispiele zu nennen.

Atomuhren gibt es schon seit Jahrzehnten - nun aber gelang der entscheidende Schritt zu noch höherer Präzision: Die TU Wien präsentiert zusammen mit internationalen Partnern die erste Atomkern-Uhr. Jahrzehnte lang arbeitete man auf diesen Erfolg hin, nun geht plötzlich alles ganz schnell: Erst im April hatte ein Team rund um Prof. Thorsten Schumm von der TU Wien einen großen Erfolg verkündet.

Wie sich Mikroplastik-Partikel im Ozean ausbreiten, hängt von mikroskopischen Details ab. An der TU Wien gelang es nun, das Verhalten dieser Partikel genau zu charakterisieren. Mikroplastik ist ein weltweites Problem: Es gelangt in Flüsse und Meere, es reichert sich in Lebewesen an und stört ganze Ökosysteme.

Viele Entscheidungen können heute von neuronalen Netzwerken getroffen werden. Aber ist das auch rational und fair? An der TU Wien entwickelt man Methoden, um das zu gewährleisten. Viele Entscheidungen, die bisher von Menschen getroffen wurden, wird man in Zukunft Maschinen Überlassen. Doch kann man sich auf die Entscheidungen der künstlichen Intelligenz wirklich verlassen? In sensiblen Bereichen hätte man gerne eine zuverlässige Garantie dafür, dass die Antwort tatsächlich sinnvoll ist, oder zumindest, dass bestimmte schwere Fehler ausgeschlossen sind.

Eine völlig neue Methode, störende Vibrationen zu dämpfen, patentierte die TU Wien. Für Präzisionsgeräte wie astronomische Hochleistungsteleskope ist das ein wichtiger Schritt. Wenn alles wackelt, ist Präzision meist unmöglich - das weiß man, wenn man mit zittrigen Händen ein Foto aufnehmen, oder bei einer rumpeligen Busfahrt handschriftliche Notizen machen möchte.