Aktualitäten 2024

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.

Suprafestkörper sind eine neue Form von Quantenmaterie, deren Nachweis erst kürzlich gelungen ist. Der Materiezustand lässt sich in ultrakalten, dipolaren Quantengasen künstlich erzeugen. Ein Team um die Innsbrucker Physikerin Francesca Ferlaino hat nun ein noch fehlendes Merkmal von Suprafluidität nachgewiesen, nämlich die Entstehung von quantisierten Wirbeln als Reaktion auf die Rotation eines solchen Systems.

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.

Die sichere Speicherung von Wasserstoff stellt nach wie vor eine technisch-wissenschaftliche Herausforderung dar. Ein Forscherteam am Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe der Montanuniversität Leoben hat eine innovative Methode zur chemischen Speicherung von Wasserstoff entwickelt, die zukünftig vor allem im Bereich der Mobilität und in der dezentralen Wasserstoffversorgung Anwendung finden könnte.

Wie sich aus einem Haufen scheinbar ungeordneter Zellen ein robuster Embryo entwickelt Eine einzelne Eizelle wird befruchtet - sie startet sich kontinuierlich zu teilen. Der junge Embryo baut sich langsam zusammen. Aus dem anfänglich chaotischen Zellhaufen entstehen allmählich hoch organisierte Strukturen.

Ein internationales Forschungsteam gelingt ein Durchbruch bei atomar dünnen antiferromagnetischen Tunnelverbindungen. Dies zeigt das große Potenzial von antiferromagnetischen Materialien für die Speichertechnologie. Spintronik (Spin-Elektronik) beschäftigt sich mit der Nutzung des Elektronenspins in elektronischen Geräten.

Post-Quantum-Sicherheitsalgorithmen in Hardware zu integrieren, galt bislang als Herausforderung. Ein Forschungsteam der TU Graz hat dafür eine einheitliche Hardware mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen entwickelt. Noch sind sie nicht Realität, aber in nicht allzu ferner Zukunft werden ausgereifte, leistungsstarke Quanten computer zur Verfügung stehen.

Spinwellen mit kurzen Wellenlängen machen magnonische Computerbauteile möglich Eine neue Studie der Universität Wien, des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart und der Helmholtz-Zentren in Berlin und Dresden stellt einen wichtigen Schritt dar, Computerbauelemente weiter zu miniaturisieren und energieeffizienter zu machen.

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.

Wie ,,große Algebren" Quantenphysik und Zahlentheorie verbinden könnten Mehrere Bereiche der Mathematik haben in völliger Isolation voneinander ihre eigenen ,unentzifferbaren' kodierten Sprachen entwickelt. In einer neuen Studie, die in PNAS veröffentlicht wurde, stellt Tamás Hausel, Professor für Mathematik am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), ,,große Algebren" vor, ein mathematisches ,Wörterbuch' an der Schnittstelle zwischen Symmetrie, Algebra und Geometrie, das auch die entfernten Welten der Quantenphysik und der Zahlentheorie stärker verbinden könnte.

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.

ISTA-Forscher:innen entdecken, wie sich ,sterbliche Fäden' selbstorganisieren ,Sterben für die Ausrichtung' ist das Motto eines bisher unbekannten Mechanismus der Selbstorganisation aktiver Materie, der für die bakterielle Zellteilung wesentlich ist. Falsch ausgerichtete Fäden ,sterben' spontan, damit sich im Zentrum der sich teilenden Bakterienzelle eine klar organisierte Ringstruktur bildet.

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.

Ein Forschungsteam unter Leitung der MedUni Wien hat im Rahmen einer Studie gezeigt, dass rein optische Messungen der Viskosität des Blutplasmas Aufschluss über den Schweregrad und Verlauf von COVID-19 geben können. Dass die sogenannte Brillouin-Lichtstreuungspektroskopie kleinste Plasmamengen in weniger als einer Sekunde analysieren kann, macht sie zu einer vielversprechenden Methode für die Überwachung schwer erkrankter Patient:innen.

Ein Forscherteam des Lehrstuhls für Physik der Montanuniversität Leoben hat in Zusammenarbeit mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bahnbrechende Ergebnisse zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Halbleitern erzielt. Diese bedeutenden Erkenntnisse wurden in den renommierten Fachzeitschriften Nature Communications und ACS Nano Letters veröffentlicht.

Raubtier-Beute-Analogie: Neue Wechselwirkung zwischen Teilchen ermöglicht Mithilfe zweier optisch gefangener Nanokügelchen aus Glas beobachteten Forscher*innen eine neuartige, kollektive Nicht-Hermitesche und nichtlineare Dynamik, die durch nichtreziproke Wechselwirkungen getrieben wird. Dieser Beitrag erweitert die traditionelle optische Levitation mit Matrizen von optischen Pinzetten durch die Einbeziehung der sogenannten nicht-konservativen Wechselwirkungen.

Ein internationales Forschungsteam mit PLUS-Beteiligung hat mit Hilfe der Röntgen-Nanotomographie entdeckt, wie winzige, selbstorganisierte Strukturen zusammenarbeiten. Diese Nanoimaging-Technik könnte helfen, Materialien für Lichtund Elektronikanwendungen herzustellen, die über lange Distanzen gleichmäßig und verbessert strukturiert sind.

Gemeinsam haben die Universität Innsbruck und das Spin-off AQT erstmals in Österreich einen Quantencomputer in eine High-Performance-Computing (HPC)-Umgebung eingebunden. Dieses Hybrid aus Supercomputer und Quantenrechner ermöglicht die Lösung von komplexen Aufgaben in Chemie, Materialwissenschaften oder Optimierung und wird bereits von Anwendern in Forschung und Industrie erprobt.