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.
Röntgenlicht liefert Einblicke in die Ursachen von Vulkanausbrüchen
Experimente am Paul Scherrer Institut bieten Einblicke in Vorgänge in vulkanischen Materialien, die darüber entscheiden wie heftig ein Vulkan ausbricht. Dabei haben Forschende ein Stück vulkanisches Material so aufgeheizt, dass darin Bedingungen entstanden, wie sie am Beginn eines Vulkanausbruchs herrschen. Sie nutzten dann Röntgenlicht aus der SLS, um in Echtzeit zu verfolgen, was in dem Gestein passiert, während es schmilzt.
X-rays provide insights into volcanic processes
Experiments performed at the Paul Scherrer Institute (PSI) investigate processes inside volcanic materials that determine whether a volcano will erupt violently or mildly.
Nobelpreiswürdig: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an Robert J. Lefkowitz und Brian K. Kobilka. Sie haben herausgefunden, wie eine Familie von Rezeptoren funktioniert, die man G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) nennt. Auch am PSI leisten Wissenschaftler Beiträge auf diesem Forschungsgebiet.
Silizium – fast zum Zerreissen verspannt
Zieht man ein Stück Silizium auseinander, erzeugt man in dessen Inneren eine mechanische Spannung, die die elektronischen Eigenschaften des Materials deutlich verbessern kann. Forscher des Paul Scherrer Instituts und der ETH Zürich haben mit einem neuen Verfahren in einer Siliziumschicht extrem verspannte Nanodrähte erzeugt. Für ein Material, das als Grundlage für Elektronikbauteile dienen kann, wurde dabei die bislang höchste mechanische Spannung gemessen. Ziel ist es, auf Basis solcher Drähte leistungsfähige Transistoren für Mikroprozessoren herzustellen.
Eingebaute Germanium-Laser könnten Computer-Chips schneller machen
Forscher des Paul Scherrer Instituts haben untersucht, wie man das Halbleitermaterial Germanium dazu bringen könnte, Laserlicht auszusenden. Als Lasermaterial könnte Germanium mit Silizium die Grundlage für neuartige Computerchips bilden, in denen Informationen zum Teil in Form von Licht übertragen würden. Diese Technologie würde es ermöglichen, den Datenfluss auf Chips zu revolutionieren und so die Leistung der Elektronik weiter voranzutreiben.
Neue Einblicke in Supraleitermaterialien
Eine neue Röntgenmethode erlaubt Einblicke in die magnetischen Eigenschaften einzelner Atomlagen eines Materials, das die Grundlage einiger Hochtemperatursupraleiter bildet. Dabei zeigte sich, dass sich die atomar dünnen Materialschichten in den magnetischen Eigenschaften erstaunlich wenig von makroskopisch dicken Materialproben unterscheiden. In Zukunft könnte man so Vorgänge in sehr dünnen Supraleitermaterialien erforschen und zum Verständnis des Phänomens der Hochtemperatursupraleitung beitragen.
Erschliessungsarbeiten für den SwissFEL starten
Am 3. September 2012 starten die Erschliessungsarbeiten zur neuen Grossforschungsanlage SwissFEL des Paul Scherrer Instituts. Mit ihnen wird die für den SwissFEL notwendige Anbindung an die vorhandene PSI-Infrastruktur hergestellt.
New Insights into Superconducting Materials
An American-Swiss research team has used a new X-ray technique at Swiss Light Source (SLS) of the Paul Scherrer Institute (PSI) to investigate the magnetic properties of atomically thin layers of a parent compound of a high-temperature superconductor. It turns out that the magnetic properties of such thin films differ by only a surprisingly small degree from those of macroscopically thick samples.
Power-Law Spin Correlations in the Pyrochlore Antiferromagnet Tb2Ti2O7
Spin correlations with power-law decay are usually associated with a critical point, but stable phases with power-law correlations may exist in frustrated magnets. Such phases are interesting, because they represent model materials where short-range interactions and local constraints lead to emergent symmetries and fractional quasiparticles.
ERC Grant for the development of a new imaging method with high potential clinical impact
Marco Stampanoni, Assistant Professor for X-ray microscopy at the ETH Zürich and Head of the 'X-ray Tomography Group' of the SLS has been recently awarded one of the coveted European Research Council (ERC) Starting Grant for the project PhaseX: 'Phase contrast X-ray imaging for medicine'. Marco Stampanoni's project will be supported by the ERC with 1.5 million euros for the next 5 years. The highly competitive ERC Starting Grants are reserved for outstanding young research talents.
Two types of adjacent dimer layers in the low temperature phase of BaCuSi2O6
The interest in BaCuSi2O6 is motivated by its extraordinary phase diagram with field-induced Bose-Einstein condensation. Being a quantum paramagnet at zero magnetic field down to the lowest temperatures, the system displays a quantum phase transition into a magnetically ordered state at the critical value of magnetic field of ~23.5 T.
Three-Dimensional Electron Realm in Crystalline Solids Revealed with Soft-X-Rays
The electronic band structure E(k) as energy E of the electrons depending on its wavevector k is the cornerstone concept of the quantum solid state theory. The main experimental method to investigate E(k) is the angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES). However, a small photoelectron escape depth of a few Å largely restricts the applications of ARPES to two-dimensonal crystals.
Laser-Induced Forward Transfer for the Fabrication of Devices
In conjunction with the increasing availability of cost-efficient laser units during the recent years, laser-based micromachining techniques have been developed as an indispensable industrial instrument of ‘‘tool-free’’ high-precision manufacturing techniques for the production of miniaturized devices made of nearly every type of materials. Laser cutting and drilling, as well as surface etching, have grown meanwhile to mature standard methods in laser micromachining applications where a well-defined laser beam is used to remove material by laser ablation. As an accurately triggerable nonmechanical tool, the ablating laser beam directly allows a subtractive direct-write engraving of precise microscopic structure patterns on surfaces, such as microchannels, grooves, and well arrays, as well as for security features. Therefore, laser direct-write (LDW) techniques imply originally a controlled material ablation to create a patterned surface with spatially resolved three-dimensional structures, and gained importance as an alternative to complementary photolithographic wet-etch processes. However, with more extended setups, LDW techniques can also be utilized to deposit laterally resolved micropatterns on surfaces, which allows, in a general sense, for the laser-assisted ‘‘printing’’ of materials.
Supported gold as catalyst for the decomposition of ammonia precursors in the selective catalytic reduction of NOx
Titanium dioxide-supported gold was found to catalyze the hydrolysis of formate-based ammonia precursor compounds which are proposed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (NOx) in combustion exhaust gas. In contrast to other noble metals, the supported gold does not oxidize the released NH3, while it maintains decomposition of intermediate formic acid.
Supported gold as catalyst for the decomposition of ammonia precursors in the selective catalytic reduction of NOx
Titaniumdioxide supported gold was found to catalyze the hydrolysis of formate-based ammonia precursor compounds which are proposed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (NOx) in combustion exhaust gas. In contrast to other noble metals, the supported gold does not oxidize the released NH3, while it maintains decomposition of intermediate formic acid.
Ultra-short X-ray laser pulses precisely surveyed for the first time
X-ray lasers belong to a modern generation of light sources from which scientists in widely different disciplines expect to obtain new knowledge about the structure and function of materials at the atomic level. On the basis of this new knowledge, it could then be possible one day to develop better medicines, more powerful computers or more efficient catalysts for energy transformation.
Ultrakurze Röntgenlaserpulse erstmals exakt vermessen
Röntgenlaser sind moderne Lichtquellen, von denen sich Wissenschaftler neue Erkenntnisse über Aufbau und Funktionsweise der Materie auf der Ebene der Atome erhoffen. Der wissenschaftliche Wert eines Röntgenlasers steht und fällt mit der Qualität der von ihm produzierten ultrakurzen Röntgenpulse, mit denen die Forschenden ihre Untersuchungsobjekte beleuchten. Ein internationales Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Paul Scherrer Instituts PSI hat nun diese Pulse erstmals exakt vermessen.
Russverteilung im Partikelfilter des Dieselautos erstmals sichtbar gemacht
Dieselkraftfahrzeuge müssen mit Russpartikelfiltern ausgestattet sein, damit schädlicher Russ und Asche nicht an die Umwelt gelangen. Das funktioniert zwar den Normen entsprechend, aber bisher war die Verteilung von Russ und Asche im Filter nicht im Detail bekannt. Dank spezieller Untersuchungsmethoden am Paul Scherrer Institut PSI kann nun erstmals verfolgt werden, wie sich ein Filter tatsächlich belädt.
Beobachtung eines neuen Teilchens mit einer Masse von 125 GeV
In einem gemeinsamen Seminar am CERN und bei der ICHEP 2012 Konferenz in Melbourne haben Wissenschaftler des Compact Muon Solenoid Experiments (CMS) heute ihre vorläufigen Ergebnisse der Suche nach dem Higgs Boson des Standardmodells (SM) mit den bis Juni 2012 genommenen Daten vorgestellt.
Tunable conductivity threshold at polar oxide interfaces
The physical mechanisms responsible for the formation of a two-dimensional electron gas at the interface between insulating SrTiO3 and LaAlO3 have remained a contentious subject since its discovery in 2004. Opinion is divided between an intrinsic mechanism involving the build-up of an internal electric potential due to the polar discontinuity at the interface between SrTiO3 and LaAlO3, and extrinsic mechanisms attributed to structural imperfections.
Controversy clarified: Why two insulators together can transport electricity
How can two materials which do not conduct electricity create an electrically conducting layer when they are joined together? Since this effect was discovered in 2004, researchers have developed various hypotheses to answer this question – each with its own advocates, who defend it and try to prove its validity. Now, an international team under the leadership of researchers at the Paul Scherrer Institute has probably settled the controversy.
Kontroverse geklärt: Warum zwei Isolatoren gemeinsam Strom leiten können
Wie kann es sein, dass zwei Materialien, die keinen Strom leiten, eine elektrisch leitende Schicht bilden, wenn man sie miteinander verbindet? Seit Entdeckung dieses Effekts 2004 haben Forschende verschiedene Ansätze entwickelt, um diese Frage zu beantworten. Nun hat ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Instituts die Kontroverse wohl entschieden.
Sequential printing by laser-induced forward transfer to fabricate a polymer light-emitting diode pixel
Patterned deposition of polymer light-emitting diode (PLED) pixels is a challenge for electronic display applications. PLEDs have additional problems requiring solvent orthogonality of different materials in adjacent layers. We present the fabrication of a PLED pixel by the sequential deposition of two different layers with laser-induced forward transfer (LIFT), a “dry” deposition technique. This novel use of LIFT has been compared to “normal” LIFT, where all the layers are transferred in a single step, and a conventional PLED fabrication process.
Laser-Induced Forward Transfer for the Fabrication of Devices
X-ray near edge absorption spectroscopy was used to probe the electronic structure of multiferroic orthorhombic LuMnO3 polycrystalline samples and strained, twin-free orthorhombic (1–10) LuMnO3 films grown by pulsed laser deposition on (1–10) YAlO3 substrates. For all o-LuMnO3 samples x-ray near edge absorption spectroscopy spectra reveal that the pre-edge structure is influenced by the increase in MnO6 distortion as a result of the smaller Re-ion or film strain. Furthermore there is clear evidence of anisotropic Mn-O bonding and Mn orbital ordering along the c- and [110] direction. The experimental film and bulk data are in agreement with ab initio simulations.
ETH Zurich, IBM and Paul Scherrer Institut Researchers receive 2012 PRACE Award
The MEGAWatt Pilot Experiment was operated for neutron generation with the PSI high intensity proton beam in 2006. The experiment utilized liquid target material, a lead bismuth eutectic. This marked a major milestone towards Accelerator Driven Systems (ADS), which are intended to be used for the incineration of nuclear waste.
Dipolar Antiferromagnetism and Quantum Criticality in LiErF4
Magnetism has been predicted to occur in systems in which dipolar interactions dominate exchange. We present neutron scattering, specific heat, and magnetic susceptibility data for LiErF4, establishing it as a model dipolar-coupled antiferromagnet with planar spin-anisotropy and a quantum phase transition in applied field Hc|| = 4.0 ± 0.1 kilo-oersteds.
Top Science at the Top of Europe
Das PSI ist in der Jubiläumsausstellung auf dem Jungfraujoch prominent vertreten75 Jahre Sphinx-Observatoirum und 100 Jahre Jungfraubahnen: Dies ist der Anlass für eine Ausstellung der internationalen Stiftung Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch und Gornergrat, die im Frühjahr eröffnet wurde.
Baugespanne im Würenlinger Wald
Wer in den nächsten Monaten über den Oberen Priorhölzliweg spazierengeht und aufmerksam in den Wald späht, der kann sie entdecken: Das PSI reicht in der zweiten Juniwoche bei der Gemeinde Würenlingen offiziell das Baugesuch für seine neue Grossforschungsanlage SwissFEL ein und hat dafür - wie es für alle Baugesuche üblich ist à auch das zugehörige Baugespann aufstellen lassen.
Baugesuch zu Erschliessungsarbeiten für den SwissFEL eingereicht
Das Paul Scherrer Institut hat am 5. Juni 2012 bei der Gemeinde Würenlingen sein Baugesuch für die Erschliessungsarbeiten zur neuen Grossforschungsanlage SwissFEL eingereicht. Die Ausführung der Erschliessungsarbeiten ist für den Zeitraum August 2012 bis Januar 2013 geplant.
Alzheimer-Plaques in 3D
Forschern ist es gelungen, dreidimensionale Aufnahmen der räumlichen Verteilung von Amyloid-Plaques in Gehirnen von an Alzheimer erkrankten Mäusen zu erstellen. In diesen Untersuchungen kam ein neues Verfahren zur Anwendung. Es handelt sich um eine ausserordentlich präzise Methode, die zu einem besseren Verständnis dieser Erkrankung beitragen kann. Die Wissenschaftler hoffen, dass dieses Verfahren künftig die Grundlage einer neuen zuverlässigen Diagnose bilden wird. Die Ergebnisse wurden gemeinsam von zwei Forscherteams à einem am Paul Scherrer Instituts (PSI) und der ETH Zürich und einem an der ETH Lausanne (EPFL) à erzielt.