Energie und Klima

In menschlichen Zellen finden sich stammesgeschichtlich sehr alte Funktionseinheiten, die als Centriolen bezeichnet werden. Ein Forscherteam vom PSI und der ETH Lausanne hat nun erstmals ein Modell für die Bildung der Centriolen vorgestellt. Das erstaunende Ergebnis ist, dass die Neuner-Symmetrie des Centriols durch die Fähigkeit eines einzelnen Proteins sich selbst zu organisieren zustande kommt.

Eine neue Messung der Lebensdauer des Myons à die genaueste Bestimmung einer Lebensdauer in der Welt der kleinen Teilchen à liefert einen hochgenauen Wert für einen Parameter, der für die Bestimmung der Stärke der schwachen Kernkraft entscheidend ist. Die Experimente wurden von einem internationalen Forschungsteam am Paul Scherrer Institut durchgeführt.

Ribosomen sind die Proteinfabriken der lebenden Zellen à und selbst auch hochkomplexe Biomoleküle. Eine französische Forschungsgruppe hat nun erstmals die Struktur von Ribosomen in eukaryotischen Zellen bestimmt, also in komplexen Zellen, die über einen Zellkern verfügen. Ein wesentlicher Teil der Experimente wurde an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts durchgeführt.

Das Paul Scherrer Institut PSI und die Belenos Clean Power AG haben ein Brennstoffzellensystem entwickelt, das das Potenzial aufweist, kostengünstig in einen Kleinwagen eingebaut zu werden, der dann über seine Lebenszeit ähnlich viel kosten würde wie ein herkömmliches Auto. Für diesen wichtigen Schritt in Richtung umweltfreundliche Mobilität erhalten PSI und Belenos den Watt d’Or 2011.

Einem Forschungsteam um Aldo Steinfeld ist es gelungen, mit Solarenergie aus Wasser und Kohlendioxid Treibstoff zu erzeugen. Dazu haben die Wissenschaftler einen Solar-Reaktor entwickelt, in dem konzentrierte Sonnenstrahlung das dafür nötige thermochemische Verfahren antreibt.

Forschern ist es gelungen, magnetisch polarisierte Elektronen mit elektrischen Feldern zu beeinflussen. Diese wichtige Entdeckung könnte es ermöglichen, die Eigenschaften von Elektronen in einem Computerchip gleichzeitig für Verarbeitung und Speicherung von Daten zu nutzen. In Zukunft könnte dies die Entwicklung erheblich sparsamerer und leichterer elektronischer Geräte aller Art ermöglichen.

Magnetisierbare Materialien sind nie völlig unmagnetisch, sondern enthalten immer magnetisierte Bereiche à die magnetischen Domänen. In einem Experiment am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) konnten diese Domänen erstmals in ihrer dreidimensionalen Struktur abgebildet werden. Der Versuch beruhte auf einer Weiterentwicklung eines am Paul Scherrer Institut entstanden Verfahrens und nutzte neutronenoptische Komponenten, die am PSI hergestellt worden sind.

Wissenschaftler am Paul Scherrer Institut entwickelten ein neues Verfahren, das auch zur Entwicklung von neuen Medikamenten genutzt werden kann.Die Gentechnik ist aus der modernen Biologie nicht mehr wegzudenken. Sie liefert Werkzeuge, mit denen Forscher Gene aus dem Erbgut von Zellen herausschneiden, verändern und einfügen können. Die stabile Einführung mehrerer Gene in Säugetierzellen gilt zwar als Schlüsseltechnologie, die verfügbaren Methoden waren bislang aber äusserst ineffizient. Wissenschaftler am PSI haben nun eine neuartige Technik entwickelt.

In einem starken Magnetfeld bilden Hochtemperatursupraleiter Flussschläuche à dünne Kanäle, in denen das Feld den Supraleiter durchdringen kann. Diese parallelen Schläuche ordnen sich meist in regelmässigen Mustern an. Nun haben zwei Physiker gezeigt, dass eine solche Anordnung von der Richtung des äusseren Magnetfelds abhängen muss. Grundlage dieser Ergebnisse ist eine mathematische Aussage, die als „Satz vom Igel“ bekannt ist.

Seit Jahrzehnten suchen Forschende nach magnetischen Monopolen à einzelnen magnetischen Ladungen, die sich wie einzelne elektrische Ladungen alleine bewegen könnten. Nun ist es einem Team von Forschenden des Paul Scherrer Instituts und des University College Dublin gelungen, Monopole als Quasiteilchen in einer Anordnung von nanometergrossen Magneten zu erzeugen und ihre Bewegung unmittelbar zu beobachten.

Heute haben die Physiker und Ärzte des PSI diesen Erfolg mit einem Festsymposium gefeiert. In Anwesenheit von geladenen Gästen aus Forschung, Medizin und Politik wurde dabei auch die brandneue Behandlungsanlage OPTIS 2 eingeweiht. Diese Bestrahlungseinrichtung befindet sich nicht nur technisch auf dem allerneusten Stand, sondern überzeugt auch durch ihre Patientenfreundlichkeit.

Hochauflösendes Verfahren zur Nano-Computertomographie entwickeltEin neuartiges Nano-Tomographie-Verfahren, das von einem Team der TU München, des Paul Scherrer Instituts und der ETH Zürich entwickelt wurde, erlaubt erstmals computertomographische Untersuchungen feinster Strukturen mit einer Auflösung im Nanometerbereich. Mit Hilfe der neuen Methode können etwa dreidimensionale Innenansichten fragiler Knochenstrukturen erstellt werden.

Der «swisselectric research award 2010» geht an den Chemiker Andreas Hintennach vom Paul Scherrer Institut. Dank seiner Forschung könnten Lithiumionen-Batterien in Zukunft deutlich langlebiger werden. Das Speichern von Strom wird somit umweltfreundlicher und kostengünstiger.

Das Kernstück der neuen Grossforschungsanlage SwissFEL ging heute am Paul Scherrer Institut wie geplant in Betrieb. Ehrengast Bundesrat Didier Burkhalter drückte auf den roten Knopf, und die Anlage produzierte den ersten Elektronenstrahl.

Porphyrin, das als Teil des Hämoglobins den Sauerstofftransport im Blut möglich macht, könnte in leicht veränderter Form auch in technischen Geräten Verwendung finden. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universität Basel haben gezeigt, dass sich eine magnetische Eigenschaft des Moleküls chemisch ein- und ausschalten lässt, so dass dieses als winziger Schalter dienen könnte.

Die Speicherung von elektrischer Energie ist eine der zentralen Fragen der Energiezukunft. Neue Batterietypen zu entwickeln, die mehr Energie speichern können als die heute verfügbaren, ist das Ziel eines Forschungsnetzwerks, das der weltweit grösste Chemiekonzern BASF gemeinsam mit dem Paul Scherrer Institut PSI und Forschungseinrichtungen aus Deutschland und Israel gegründet hat.

In vielen wichtigen Werkstoffen findet man mehrere Phasen. Wird ein solcher Werkstoff erwärmt, können Atome von der einen Phase zur anderen wandern, so dass sich die Verteilung der Phasen ändert à und damit oft die Eigenschaften des Werkstoffs. Nun haben Forschende für einen wichtigen Fall einer solchen Veränderung gezeigt, dass es eine universelle Gesetzmässigkeit gibt, die den Vorgang beschreibt. Und zwar für alle Werkstoffklassen.

Halbleiter aus Polymermaterialien dürften in Zukunft immer mehr Bedeutung für die Elektronikindustrie bekommen à etwa als Grundlage von Transistoren, Solarzellen oder Leuchtdioden. Meist bestehen sie nicht aus einer einzelnen Substanz, weil sich ihre besonderen elektrischen Eigenschaften oft erst dann ergeben, wenn man mehrere verschiedene Polymere miteinander mischt. Forschende des Paul Scherrer Instituts und der Universität Cambridge ein Verfahren entwickelt, mit dem sie den detaillierten Aufbau des Materials sowohl im Inneren als auch an der Oberfläche bestimmen können.

Auf Bildern, die mit Phasenkontrastverfahren erzeugt werden, kann man Gewebe unterscheiden, das auf gewöhnlichen Röntgenbildern fast gleich aussieht: etwa Muskeln, Knorpel, Sehnen oder Weichteiltumore. Forschende des Paul Scherrer Instituts und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben das Verfahren so weiterentwickelt, dass es in Zukunft einfacher zu handhaben sein wird. Das könnte helfen, Tumore zu erkennen oder gefährliche Gegenstände im Gepäck sichtbar zu machen.

Das Proton à einer der Grundbausteine der Materie à ist kleiner als bisher angenommen. Das haben Experimente eines internationalen Forschungsteams bewiesen, die am Paul Scherrer Institut PSI im schweizerischen Villigen durchgeführt worden sind.