Abkehr von der Kernenergie, Ausbau von Solar- und Windkraft, Energiegewinnung aus Biomasse, Senkung des Energieverbrauchs. Bis 2050 soll die Schweiz klimaneutral werden. Ein ehrgeiziges Ziel, welches durch die zunehmend herausfordernde geopolitische Lage dringlicher denn je geworden ist. Wie lässt sich in den nächsten Jahren eine nachhaltige und widerstandsfähige Energieversorgung für die Schweiz aufbauen? Wie können erneuerbare Energien optimal genutzt werden? Welche neuen Technologien sind besonders vielversprechend? Am PSI suchen Forschende nach Antworten auf diese entscheidenden Fragen.
Polychlorinated biphenyls in glaciers
We present a highly time-resolved historical record of polychlorinated biphenyls (PCBs) from an Alpine ice core (Fiescherhorn glacier, Switzerland). Introduced in the 1940s, PCBs were widely used industrial chemicals. Because of their persistence they are still found in the environment, long after their production phase-out. The Fiescherhorn ice core record covers the entire time period of industrial use of PCBs, that is, 1940?2002. The total concentration of six PCBs varies from 0.5 to 5 ng/L and reveals a temporal trend, with an 8-fold increase from the early 1940s to the peak value in the 1970s.
Coherent structural dynamics of a prototypical Charge-Density-Wave-to-Metal transition
In so called charge-density-wave compounds, the peculiar shape of the Fermi surface as well as electron-phonon coupling lead to a low-temperature broken symmetry ground state. This state is characterized by a modulation of the charge density (hence the name) and, via electron-phonon coupling, a distortion of the equilibrium lattice positions.
Origin of Anomalous Slip in Tungsten
Low-temperature deformation of body-centered cubic metals shows a significant amount of plastic slip on planes with low shear stresses, a phenomenon called anomalous slip. Despite progress in atomistic modeling of the consequences of complex stress states on dislocation mobility, the phenomenon of anomalous slip remained elusive. Using in situ Laue microdiffraction and discrete dislocation dynamics in micrometer sized tungsten single crystals, we demonstrate the occurrence of significant anomalous slip. It occurs as a consequence of cross kinks, topological configurations generated by prior dislocation interactions.
Ein dunkler Zustand schafft Klarheit
Das Molekül Dikohlenstoff (C2) kommt in allen Flammen vor, in denen ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff verbrannt wird. C2 leuchtet sichtbar, es steckt hinter der blauen Farbe im Innern einer Kerzenflamme und es könnte auch bei der Bildung von Russ eine wichtige Rolle spielen. Nun haben Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts einen bisher unsichtbaren Energiezustand von C2, einen sogenannten dunklen Zustand, erstmals sichtbar gemacht. Ihr Fund interessiert nicht nur Verbrennungsforscher, er löst auch ein hundert Jahre altes Rätsel im Spektrum dieses omnipräsenten Moleküls auf.
Identification of transitions between liquid water and ice with dual spectrum neutron imaging
The ability to start up at sub-zero Celsius temperatures is a prerequisite for the use of fuel cells in automotive applications, but specific measures need to be taken to prevent the product water to freeze and block the gas supply pathways. In this context, a method for imaging the distribution of liquid water and ice from neutron imaging experiments was developed.
Tag der offenen SwissFEL-Baustelle
Vergangenen Sonntag luden das Paul Scherrer Institut PSI und die Arbeitsgemeinschaft EquiFEL Suisse die Einwohnerinnen und Einwohner der Umgebung zum Tag der offenen SwissFEL-Baustelle ein. Rund 600 Interessierte informierten sich an mehreren Stationen über den aktuellen Bau- und Projektstand.
Eis in Brennstoffzellen erstmals direkt sichtbar gemacht
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben mit Hilfe einer neuartigen Methode erstmals die Verteilung von Eis und flüssigem Wasser in einer Wasserstoff-Brennstoffzelle direkt abgebildet. Die neue Bildgebungstechnik verwendet zwei Strahlen mit unterschiedlicher Neutronenenergie, um Bereiche mit flüssigem Wasser von solchen mit Eis mit hoher Zuverlässigkeit zu unterscheiden. Die Methode eröffnet somit die Perspektive, eines der wichtigsten Probleme bei der Anwendung von Brennstoffzellen als Antrieb von Fahrzeugen zu untersuchen. Eis kann nämlich die Poren in den Brennstoffzellen verstopfen und dadurch ihre Funktion beeinträchtigen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die PSI-Wissenschaftler am 16.6.2014 im Journal Physical Review Letters.
13th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2014)
The 13th International Conference on Muon Spin Rotation Relaxation and Resonance (μSR2014), organized by our Laboratory for Muon Spin Spectroscopy in collaboration with the University of Zürich and the University of Fribourg, closed on June 6th in Grindelwald.
16 Nanometer in 3D
Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben ein Verfahren entwickelt, das neue Grössenbereiche der tomografischen Abbildung zugänglich macht und so in Zukunft etwa die detaillierte Darstellung biologischen Gewebes möglich machen wird. Mit Hilfe eines speziellen Messaufbaus an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS haben sie in einer grösseren Probe eine Auflösung von 16 Nanometern erreicht und damit einen Weltrekord aufgestellt.
First beam from the SwissFEL electron gun
The new 3 GHz photocathode gun will provide the electron bunches for SwissFEL and has recently been installed in the SwissFEL injector test facility. There, it replaced the CTF2-gun 5, borrowed from CERN. The new gun is capable now of operation with 100Hz repetition frequency and a higher field on cathode and improved field symmetry. After RF conditioning of about 4 days, the gun reached the nominal acceleration gradient of 100 MV/m at an input power of about 17 MW and pulse-width of 1 microsecond.
Muon Cooling: Longitudinal Compression
A 10 MeV/c positive muon beam was stopped in helium gas of a few mbar in a magnetic field of 5T. The muon 'swarm' has been efficiently compressed from a length of 16cm down to a few mm along the magnetic field axis (longitudinal compression) using electrostatic fields. The simulation reproduces the low energy interactions of slow muons in helium gas. Phase space compression occurs on the order of microseconds, compatible with the muon lifetime of 2μs. This paves the way for the preparation of a high- quality low-energy muon beam, with an increase in phase space density relative to a standard surface muon beam of 107. The achievable phase space compression by using only the longitudinal stage presented here is of the order of 104.
Vom Feuerwerkbastler zum Batterieforscher
Porträt des PSI-Doktoranden Patrick Lanz
Bereits in seiner Schulzeit entdeckte Patrick Lanz seine Faszination für die Welt der Wissenschaft und Technik. Als Elektrotechniker hatte sein Vater zu Hause ein gutes Sortiment an Elektronik-Baukästen. Der junge Patrick begnügte sich aber nicht damit, mit ferngesteuerten Autos zu spielen, sondern zerlegte sein Spielzeug systematisch auf der Suche nach Erklärungen für dessen Funktionsweise. Später begann Lanz auch, kleine Batterien aufzumachen, weil er verstehen wollte, „was dort drinnen passiert.“ Es war vielleicht sein erster Schritt zu seiner heutigen Arbeit als Batterieforscher.
Polymechanikerin auf Achse
Rebekka Liefert schliesst dieses Jahr am PSI ihre vierjährige Lehre als Polymechanikerin ab. Besonders gefiel ihr am Forschungsinstitut, dass fast nur Prototypen gebaut werden. Denn die Bestandteile für die Forschungsanlagen am PSI sind meist Einzelstücke. Die Serienanfertigung wäre nicht so ihr Ding gewesen, dafür sei sie zu schnell gelangweilt. Ich kann nicht still sitzen, deshalb ist die Abwechslung hier perfekt für mich.
Understanding the μSR spectra of MnSi without magnetic polarons
Transverse-field muon-spin rotation (μSR) experiments were performed on a single crystal sample of the noncentrosymmetric system MnSi. The observed angular dependence of the muon precession frequencies matches perfectly the one of the Mn-dipolar fields acting on the muons stopping at a 4a position of the crystallographic structure. The data provide a precise determination of the magnetic dipolar tensor. In addition, we have calculated the shape of the field distribution expected below the magnetic transition temperature TC at the 4a muon site when no external magnetic field is applied.
Neue Erkenntnisse über Fotosynthese
Unsere Vorstellung davon, wie Algen und Pflanzen auf Licht reagieren, muss aufgrund neuer Experimente revidiert werden. Bei bestimmten Lichtverhältnissen wird bei der Fotosynthese die Anordnung der sonst ordentlich gestapelten und ausgerichteten, lichtempfindlichen Membranen in den Algen gestört. Dabei werden die in die Membranen eingebetteten Lichtsammelproteine grösstenteils deaktiviert, bewegen sich aber nicht. Bisher war man davon ausgegangen, dass sich die Lichtsammelproteine in den Membranen hin- und herbewegen.
Grossbau im Millimeterbereich
Damit die Elektronen die benötigte Energie erreichen können, muss ihre Bahn im Linearbeschleuniger absolut geradlinig verlaufen. Schon die kleinste Krümmung bedeutet einen Energieverlust, den sich der vergleichsweise kurze SwissFEL-Linearbeschleuniger nicht leisten kann. Daher muss beim Gebäudebau sogar die Erdkrümmung ausgeglichen werden.
Controlling Magnetic Order and Quantum Disorder in Molecule-Based Magnets
We investigate the structural and magnetic properties of two molecule-based magnets synthesized from the same starting components. Their different structural motifs promote contrasting exchange pathways and consequently lead to markedly different magnetic ground states. Through examination of their structural and magnetic properties we show that [Cu(pyz)(H2O)(gly)2](ClO4)2 may be considered a quasi-one- dimensional quantum Heisenberg antiferromagnet whereas the related compound [Cu(pyz)(gly)](ClO4), which is formed from dimers of antiferromagnetically interacting Cu2+ spins, remains disordered down to at least 0.03 K in zero field but shows a field-temperature phase diagram reminiscent of that seen in materials showing a Bose-Einstein condensation of magnons.
Wolkenbildung mit Zutaten aus dem Wald
Wissenschaftler wissen, dass Wolken in der Bilanz einen kühlenden Beitrag auf das Klima unseres Planeten leisten. Dennoch ist das Ausmass dieses kühlenden Effekts nicht genau bekannt. Eine neue Studie vom CLOUD-Experiment (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) am CERN wirft nun Licht auf den allerersten Schritt im Prozess der Wolkenbildung. Die Arbeit stellt somit einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Verbindung zwischen Wolken und Klima dar. Die unter der Leitung von Forschern des Paul Scherrer Instituts durchgeführte Studie wird am 16. Mai 2014 im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.
Phasenkontrast verbessert Mammografie
Mithilfe des Phasenkontrast-Röntgens ist es Forschenden der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts PSI und des Kantonsspitals Baden gelungen, Mammografien zu erstellen, anhand derer Brustkrebs und dessen Vorstufen präziser beurteilt werden können. Das Verfahren könnte dazu beitragen, Biopsien gezielter einzusetzen und Nachfolgeuntersuchungen zu verbessern.
Unscheinbare Dreckschleudern auf zwei Rädern
Kleine Mopeds verschmutzen die Luft in manchen Städten stärker als AutosNicht Autos oder Lastwagen, sondern Mopeds mit Zwei-Takt-Motoren stellen in vielen Städten Asiens, Afrikas und Südeuropas die grösste Quelle für Feinstaub und andere Luftschadstoffe dar. Das zeigt die Studie eines international zusammengesetzten Forscherteams unter der Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI. Gründe für die hohen Emissionen sind die Eigenschaften der in Zwei-Takt-Motoren ablaufenden Verbrennung sowie die bisher noch zu milden Emissionsvorschriften für die kleinen Zweiräder. Die Ergebnisse der Studie erscheinen am 13. Mai 2014 im Journal Nature Communications.
On the protonation of water
Imaging photoelectron photoion coincidence (iPEPICO) spectroscopy on isolated water molecules and water dimers establishes a new route to determining the water proton affinity (PA) with unprecedented accuracy. A floating thermochemical cycle constructed from the OH+ and H3O+ appearance energies and three other spectroscopic values establishes the water PA as 683.22 ± 0.25 kJ mol−1 at 0 K, which converts to 688.81 ± 0.25 kJ mol−1 at room temperature.
Welcher Aromat darf es heute sein?
Aus Lignin, einem der Hauptbestandteile von Pflanzen, kann etwa durch thermische Zersetzung eine Art Bio-Öl gewonnen werden. Dieses Pyrolyse-Öl wiederum würde einen guten Kraftstoff abgeben, wenn es nicht korrosiv und somit schwer zu lagern und zu transportieren wäre. Wird aber aus dem Pyrolyse-Öl der beissende Sauerstoff entfernt, bleiben wertvolle organische Stoffe, Aromaten genannt, zurück. Wie man gezielt und direkt aus Lignin diese Aromaten herstellen kann, haben PSI-Forschende mit Hilfe einer breiten Palette von Katalysatoren untersucht.
Dieselpartikelfilter und Stickoxid-Katalysator in einem
Am selben Ort Russ filtern und Stickoxide reduzieren à an der Kombination dieser beiden wichtigen Aufgaben der Abgasnachbehandlung in Fahrzeugen arbeiten Ingenieure seit einigen Jahren. Forschende des Paul Scherrer Instituts zeigen: Unrealistisch ist das nicht. Am Russ sollte es jedenfalls nicht scheitern.
Lattice-Site-Specific Spin Dynamics in Double Perovskite Sr2CoOsO6
Magnetic properties and spin dynamics have been studied for the structurally ordered double perovskite Sr2CoOsO6. Neutron diffraction, muon-spin relaxation, and ac-susceptibility measurements reveal two antiferromagnetic (AFM) phases on cooling from room temperature down to 2 K. In the first AFM phase, with transition temperature TN1=108K, cobalt (3d7, S=3/2) and osmium (5d2, S=1) moments fluctuate dynamically, while their average effective moments undergo long-range order. In the second AFM phase below TN2=67K, cobalt moments first become frozen and induce a noncollinear spin-canted AFM state, while dynamically fluctuating osmium moments are later frozen into a randomly canted state at T≈5K.
Chloroplast remodeling during state transitions in green algae
In oxygenic photosynthesis photochemical reactions occur in two different photosystems (PSs) and the light-energy conversion is regulated by balancing their activity. Such a power balance requires a sophisticated regulatory mechanism called state transitions, which involve reversible phosphorylation of the light-harvesting complex proteins (LHCIIs) to redistribute absorbed excitation energy between the two photosystems.
Sternmaterie aus dem Paul Scherrer Institut
Vorgänge in Sternen mit Isotopen aus dem PSI nachgestelltIn den Forschungsanlagen des Paul Scherrer Instituts entstehen Isotope, die sonst nur in explodierenden Sternen à den Supernovae à existieren. Damit lassen sich im Labor Vorgänge nachstellen, wie sie im Inneren der Sterne stattfinden. So hat ein internationales Forschungsteam das Titan-Isotop Ti-44 verwendet, um am CERN in Genf einen solchen Vorgang zu untersuchen. Dabei wurde deutlich, dass dieser weniger effektiv ist als bisher angenommen und man deswegen die bisherigen theoretischen Berechnungen von Abläufen in den Sternen wird korrigieren müssen.
Quantum and classical criticality in a dimerised quantum antiferromagnet
A quantum critical point (QCP) is a singularity in the phase diagram arising due to quantum mechanical fluctuations. The exotic properties of some of the most enigmatic physical systems, including unconventional metals and superconductors, quantum magnets, and ultracold atomic condensates, have been related to the importance of the critical quantum and thermal fluctuations near such a point.
Quantenphysikalisch geschmolzen
Durch Quanteneffekte ausgelöste Änderungen des Aggregatzustands à physikalisch korrekt Quantenphasenübergänge à spielen bei vielen erstaunlichen Phänomenen in Festkörpern, wie der Hochtemperatursupraleitung eine Rolle. Forschende aus der Schweiz, England, Frankreich und China haben nun in der magnetischen Struktur des Materials TlCuCl3 Quanteneffekte gezielt verändert, indem sie das Material äusserem Druck aussetzten und diesen Druck variierten. Mithilfe von Neutronen konnten sie beobachten, was bei einem Quantenphasenübergang passiert, bei dem die magnetische Struktur quantenphysikalisch schmilzt.
Brennstoffzellen-Knowhow aus dem Paul Scherrer Institut im Herz der neuen SBB-Minibars
Die SBB lanciert am 4. April 2014 ein neues Minibar-Modell in ihren Intercity-Zügen. Mit an Bord wird dann ein vom Paul Scherrer Institut mitentwickeltes Brennstoffzellen-System sein. Es sorgt dafür, dass die Minibar nun trotz Platzbeschränkungen über genügend Kraft verfügt, um auch Capuccinos und Latte macchiato zu brühen.
Startschuss für die energetische Nutzung von nasser Biomasse
Am 28. März 2014 wird am Paul Scherrer Institut PSI das Richtfest einer neuen Versuchsanlage zur Untersuchung der Energiegewinnung aus nasser Biomasse gefeiert. Die Anlage ist in einem Schiffscontainer untergebracht und soll aus Gülle, Klärschlamm oder Algen synthetisches Biogas produzieren.