Aktualitäten 2025

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.

2024 präsentierte die TU Wien die erste Atomkernuhr der Welt. Nun wurde gezeigt: Die Technik lässt sich auch einsetzen, um ungelösten Fragen der fundamentalen Physik nachzugehen. Thorium-Atomkerne lassen sich für ganz spezielle Präzisions-Messungen verwenden. Das hatte man jahrzehntelang vermutet, weltweit war nach den passenden Atomkern-Zuständen gesucht worden, 2024 gelang einem Team der TU Wien mit Unterstützung internationaler Partner der entscheidende Durchbruch: Der lange diskutierte Thorium-Kernübergang wurde gefunden.

Materialien, die ganz spezifisch auf Temperatur reagieren: Eine Entwicklung der TU Wien erweitert die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern nun deutlich. 3D-Druck ist höchst praktisch, wenn man maßgeschneiderte Bauteile in kleiner Stückzahl produzieren möchte. Die Technik hatte bisher aber immer ein großes Problem: Der 3D-Drucker kann immer nur ein einziges Material verarbeiten.

Was passiert, wenn Elektronen ein festes Material verlassen? Dieses scheinbar einfache Phänomen konnte bisher nicht korrekt berechnet werden. Nun wurde der fehlende Puzzlestein gefunden. In einer Schachtel sitzt ein Frosch. In einer bestimmten Höhe hat die Schachtel ein großes Loch. Kann der Frosch entkommen? Das hängt davon ab, wie viel Energie er hat: Wenn er ausreichend viel Energie hat, um die nötige Höhe zu erreichen, dann kann er prinzipiell hinausspringen.

Forschende der Johannes Kepler Universität Linz haben gemeinsam mit britischen Kolleg*innen einen alten Lehrsatz der Biochemie widerlegt. Ihre Entdeckung im Bereich der Photosynthese könnte langfristig einen Durchbruch zu höheren landwirtschaftlichen Erträgen bedeuten. Ein Großteil des Lebens auf unserer Erde wird durch die Photosynthese ermöglicht.

Synchrotronstrahlung ermöglicht Einblick in das Innere moderner Energiespeicher: Forschende der Montanuniversität Leoben haben mithilfe von Synchrotronstrahlung eine zentrale Wechselwirkung in Superkondensatoren aufgedeckt und deren Einfluss auf den Transport der Ladungsträger im Betrieb präzise beschrieben - eine Erkenntnis, die den Weg zu leistungsfähigeren Energiespeichern ebnet und sogar zur Entfernung von Ewigkeitschemikalien aus Wasser beitragen könnte.

Wie findet man Objekte, die im Sand vergraben sind, oder in dichtem Nebel versteckt? Eine Kooperation des Institut Langevin (Paris) und der TU Wien entwickelt eine verblüffende Methode. Lässt sich sichtbar machen, was in einer völlig undurchsichtigen Umgebung verborgen liegt? Mit herkömmlichen Methoden ist das ausgeschlossen: Aus dem Bild einer dichten Wolke lässt sich nicht rekonstruieren, was dahinter verborgen ist.

Ein exotisches Quantenphänomen zeigt sich unter Bedingungen, unter denen man es eigentlich nicht erwartet hätte. Die Natur kennt viele Rhythmen: Die Jahreszeiten ergeben sich durch die Bewegung der Erde um die Sonne, das Ticken einer Pendeluhr ergibt sich aus der Schwingung ihres Pendels. Diese Rhythmen werden von außen vorgegeben, zum Beispiel durch eine immer wiederkehrende Zufuhr von Energie.

Wie kann man in einem Mikroskop ein möglichst gutes Bild erzeugen, ohne das Objekt zu zerstören? Ein neuer Trick ermöglicht schonende Abbildung mit maximaler Bildqualität. Man kennt das Problem von ganz gewöhnlichen Fotos: Wer ein detailreiches Bild haben möchte, braucht viel Licht. In der Mikroskopie hat man aber oft das Problem, dass zu viel Licht schädlich für die Probe ist - etwa, wenn man empfindliche biologische Strukturen abbilden möchte, oder wenn man Quantenteilchen untersucht.

Physiker der Universität Innsbruck haben ein Quantensystem beobachtet, dass sich entgegen der Erwartung und obwohl ständig neue Energie zugeführt wurde, nicht erwärmt hat. Das als "dynamische Vielteilchenlokalisierung" bezeichnete Phänomen zeigt, wie Quantenkohärenz die Aufnahme von Energie verhindert.