Zukunftstechnologien

Neue Technologien sind der Motor für eine innovative Gesellschaft. Am PSI schaffen die Forschenden die dafür notwendigen Grundlagen. Sie suchen nach bisher unbekannten Möglichkeiten der Datenverarbeitung und -speicherung, machen Technologien nachhaltiger und leistungsfähiger oder entwickeln neue Verfahren, um immer tiefer in die Mikro- und Nanowelten einzutauchen. Ihre Erkenntnisse bilden die Basis für neue Anwendungen – sei es in der Medizin, der Informationstechnologie, der Energiegewinnung und -speicherung – oder für neue Produktionsverfahren der Industrie.

Quantencomputer gelten als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ihre potenzielle Leistungsfähigkeit macht sie nicht nur für Industrie und Wirtschaft interessant.  Auch für die Forschung mit ihren immer gewaltiger werdenden Datenmengen eröffnen sich bisher ungeahnte Möglichkeiten. Denn Quantencomputer erlauben es, bestimmte Berechnungen in Materialwissenschaften, Chemie und Physik durchzuführen, die heute und wohl auch in Zukunft mit klassischen Computern unmöglich sind. Im „Quantum Computing Hub“ treibt das PSI in Zusammenarbeit mit der ETH-Zürich die beiden hier führenden Technologien voran.

phonons
•Energy and Climate

Oxygen Isotope Fingerprints of Electron-Phonon Coupling in SrVO3 Films

Quantum research Materials research

Transition metals exemplify correlated electronic systems, where electron-electron (𝑒−𝑒) scattering often results in a quadratic temperature dependence of the electrical resistivity, 𝜌⁡(𝑇) ∝𝑇2. In SrVO3 (SVO), a material with a 𝑉−3⁢d1 electronic configuration that ensures metallicity through narrow 3⁢𝑑−t2⁢𝑔 bands, a 𝜌⁡(𝑇) ∝𝑇2 dependence has been reported. While traditionally attributed to 𝑒−𝑒 scattering, recent studies suggest that electron-phonon (𝑒-ph) interactions may play a significant role. To unravel the influence of phonon interactions on carrier transport in SVO, we present a comparative study of the transport and optical properties of SVO films with partial substitution of 16O ions by their heavier isotope, 18O. Our findings reveal that 18O substitution induces a change in the slope of 𝑑⁢𝜌⁡(𝑇)/𝑑⁢𝑇 at nominal fixed carrier density, highlighting the dominant contribution of 𝑒-ph coupling over 𝑒−𝑒 scattering in determining 𝜌⁡(𝑇). Furthermore, it is found that the 18O substitution softens the phonon lattice and promotes a reduction in plasma frequency and an increase in the carrier effective mass. These results indicate that the 𝑒-ph coupling strength increases upon 18O substitution. Our findings suggest that 𝑒-ph interactions may surpass 𝑒−𝑒 scattering in governing the resistivity of metallic ionic lattices. ...

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Die Modellierung und Simulation komplexer Systeme in Sekundenschnelle, die Analyse umfangreicher experimenteller Datensätze zum Aufspüren spezifischer Muster oder zur Entdeckung neuer Eigenschaften: Datenwissenschaften und KI bilden das Rückgrat zukunftsgerichteter Forschung und Entwicklung. 

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Innovative Verfahren und neue Materialien

Für Quantencomputer, leistungsfähigere Stromspeicher oder -leiter bis hin zu hochpräzisen medizinischen Anwendungen benötigen wir immer fortgeschrittenere Verfahren und Technologien. Für deren Entwicklung sind neue Materialien von entscheidender Bedeutung. Um innovative Verfahren und neue Materialien zu entwickeln und zu untersuchen, nutzen die Forschenden die weltweit einzigartigen Grossforschungsanlagen des PSI.

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Das PSI fördert den Innovationsstandort Schweiz. Seine Spitzenforschung bildet die Grundlagen für eine zukunftsweisende Industrieentwicklung. Das PSI schlägt aktiv die Brücke von der Grundlagenforschung in die Praxis und ebnet Zukunftstechnologien ihren Weg in die industrielle Anwendung.

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