news 2016

Wie kann man Quanteninformation möglichst lange abspeichern? Einem Team der TU Wien gelingt bei der Entwicklung von Quantenspeichern ein wichtiger Schritt nach vorne. Ein künstlicher Diamant unter dem optischen Mikroskop. Da der Diamant viele Stickstoff-Fehlstellen enthält, fluoresziert er in roter Farbe.

Dem Forscherteam um Anton Zeilinger ist es gelungen, zwei neue Rekorde beim Experimentieren mit verdrehten Lichtteilchen aufzustellen. Zum einen konnten sie zeigen, dass die Verdrehung von Licht selbst über eine Distanz von 143 Kilometer aufrechterhalten bleibt, was zukünftige Datenübertragung revolutionieren könnte.

MitarbeiterInnen der Center for Advanced Bioanalysis GmbH (CBL) haben eine neuartige Methode zur Beobachtung von Proteinen in biologischen Membranen entwickelt. Die Forschungsarbeit wurde nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht. Die dabei federführenden Forscher DI Andreas Karner und Dr. Johannes Preiner entwickelten in Zusammenarbeit mit Prof. Peter Pohl vom Institut für Biophysik der JKU Linz eine Plattform zur Untersuchung von Membranproteinen.

Scharfe Metallspitzen verwendet man, um Elektronen gezielt in eine Richtung zu senden. Ein Quanten-Effekt liefert nun eine neue Methode, die Elektronen-Emission extrem genau zu kontrollieren. Wenn man Elektronen präzise kontrollieren will, dann lässt man sie aus feinen Metallspitzen austreten - so macht man das etwa in einem Elektronenmikroskop.

Die bisher genauste zeitliche Vermessung von Quantensprüngen gelang in einem Forschungsprojekt von TU Wien und Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Ganz plötzlich können Quantenteilchen ihren Zustand ändern, man spricht dann oft von 'Quantensprüngen'. So können Atome zum Beispiel ein Lichtteilchen absorbieren und dadurch in einen Zustand mit höherer Energie wechseln.

Ferngesteuerte Nano-Maschinen, angetrieben von einem Lichtstrahl, reinigen Oberflächen, bringen spezielle Pharmazeutika im Körper an ihren Zielort oder bauen elektronische Strukturen aus einzelnen Atomen. Dieser Zukunftsvision ist die Arbeitsgruppe von Leonhard Grill vom Institut für Chemie der Karl-Franzens-Universität Graz einen großen Schritt nähergekommen: Dem Team ist es gelungen, einzelne molekulare Maschinen durch Laserlicht gezielt auf einer Oberfläche zu bewegen und währenddessen zu beobachten.

Wasser kann über lange Zeit einer beachtlichen Zugbelastung standhalten. Dies ist eine Voraussetzung für wichtige biologische Prozesse wie etwa den Wassertransport in Bäumen. Experimente über die Stabilität von Wasser unter Zugbelastung kamen bis dato jedoch zu stark unterschiedlichen Resultaten. PhysikerInnen um Christoph Dellago von der Universität Wien entwickelten mit Hilfe von Computersimulationen ein mikroskopisches Modell, das die Stabilität von Wasser abhängig von der angelegten mechanischen Spannung quantitativ vorhersagt.

uni:view magazin Videos Presse Social Media Die chemischen Eigenschaften von Atomen werden durch die Anzahl der Protonen in deren Kern bestimmt. Dementsprechend werden Atome im Periodensystem der Elemente angeordnet. Jedoch können selbst chemisch identische Atome eine unterschiedliche Masse aufweisen - diese Varianten nennt man Isotope.

Die Ideen, für die der Physiknobelpreis 2016 vergeben wurde, sind im Experiment schwer zu überprüfen. Berechnungen der TU Wien weisen nun einen neuen Weg zur Realisierung von Duncan Haldanes 'topologischer Phase'. Für Arbeiten zu topologischen Phasen und Übergängen im zweidimensionalen 'Flachland' wurde der diesjährige Physiknobelpreis an die Theoretischen Physiker David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz vergeben.

Geladene Teilchen können ganz von selbst eine unerwartet große Vielzahl von Kristallstrukturen bilden. Ein Forschungsteam mit Beteiligung der TU Wien zeigt, wie man die Bildung dieser Strukturen einfach kontrollieren kann. Ganz unterschiedliche Strukturen können die Teilchen ausbilden, die sich zwischen zwei geladenen Platten befinden.

Aluminiumoxid-Schichten machen Werkzeuge widerstandsfähiger. An der TU Wien verbessert man diese Schichten mit Eisenund Chrom-reichen Partikeln, die man ursprünglich für störend hielt.

Mit energiereichen Ionen lassen sich erstaunliche Nanostrukturen auf Kristalloberflächen erzeugen. Experimente und Berechnungen der TU Wien können diese Effekte nun erklären. Nanostrukturen nach dem Ionenbeschuss: Zunächst ensteht ein Graben mit Nanohillocks an beiden Seiten, ein besonders großer Hügel zeigt den Impakt-Punkt an.

Elektronen offenbaren ihre Quanteneigenschaften, wenn man sie in engen Bereichen gefangen hält. Ein Forschungsteam mit TU Wien-Beteiligung baut Elektronen-Gefängnisse in Graphen. Die elektrisch geladene Spitze eines Rastertunnelmikroskops (oben) und ein zusätzliches Magnetfeld führen zu stabilen, lokalisierten Elektronenzuständen im Graphen.

Phasenübergänge und deren Beeinflussung durch die Oberfläche standen im Fokus der JKU-Forschung des Zentrums für Oberflächen und Nanoanalytik. Das Metall Gallium hat schon lange das Interesse der WissenschaftlerInnen auf sich gezogen. Besonders wegen seiner Wandlungsfähigkeit: Obwohl Gallium (Ga) unter normalen Umständen flüssig ist, kann es im Nanobereich auch feste Formen annehmen.

Sogenannte Ausnahmepunkte sorgen für physikalische Effekte, die der Intuition zuwiderlaufen. Ein Team der TU Wien macht sich dies für die Entwicklung eines neuartigen Wellenleiters zunutze und präsentiert das Ergebnis im Fachjournal Nature. Egal ob Schallwellen, quantenphysikalische Materiewellen oder Lichtwellen eines Lasers - Wellen können unterschiedliche Schwingungszustände annehmen, denen sich unterschiedliche Frequenzen zuordnen lassen.

Mit Elektronenmikroskopen kann man einzelne Atome abbilden - ein Rechenmodell der TU Wien erklärt, wie man sogar ins Atom hineinsehen und einzelne Elektronen-Orbitale abbilden könnte. Mit einem Elektronenmikroskop kann man nicht eben mal schnell ein Foto machen, wie mit der Handykamera. Ob und wie gut sich eine Struktur elektronenmikroskopisch abbilden lässt, hängt davon ab, wie gut man diese Struktur versteht.

Wasser besitzt eine Vielzahl ungewöhnlicher Eigenschaften, die es von anderen Substanzen unterscheidet: So dehnt es sich beim Abkühlen unter 4 °C aus und ist in seiner festen Form weniger dicht als in seiner flüssigen. Diese Effekte sorgen dafür, dass Eis auf der Wasseroberfläche schwimmt und Gewässer im Winter nicht vollständig gefrieren.

Sicherheitsdefizite unserer Gesellschaft haben viele Facetten: Produkte werden gefälscht, Karten geklont und Fingerabdrücke gestohlen: Bislang hat sich noch keine Authentifizierung als "narrensicher" erwiesen. Ein internationales ForscherInnenteam unter Beteiligung von Romano Rupp von der Fakultät für Physik der Universität Wien hat neuartige Sicherheitselemente aus mikroskopisch kleinen Kügelchen aus Flüssigkristallen entwickelt.

Was man bisher für Nano-Proteincluster auf Zelloberflächen hielt, ist in Wahrheit oft lediglich eine Mehrfachzählung. Eine Methode der TU Wien in Kooperation mit der MedUni Wien kann nun Artefakte ausschließen und Zellen nanoskopisch untersuchen. Mit Licht kann man keine Strukturen abbilden, die kleiner sind als die halbe Wellenlänge ' zumindest dachte man das für lange Zeit.

Was man bisher für Nano-Proteincluster auf Zelloberflächen hielt, ist in Wahrheit oft lediglich eine Mehrfachzählung. Eine Methode der TU Wien in Kooperation mit der MedUni Wien kann nun Artefakte ausschließen und Zellen nanoskopisch untersuchen. Mit Licht kann man keine Strukturen abbilden, die kleiner sind als die halbe Wellenlänge - zumindest dachte man das für lange Zeit.