Technologies d’avenir

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer et de l'ETH Zurich ont créé des images en 3D de minuscules objets, et ont même réussi à visualiser au niveau de ces derniers des détails de 25 nanomètres (1 nanomètre = 1 million de millimètre). En plus de déterminer la forme de leurs objets d'étude, ils ont pu également mettre en évidence la façon dont un élément chimique donné (le cobalt) était réparti au sein de ces derniers, tout en étant capables d'établir si ce même élément était présent sous forme de liaison chimique ou sous forme pure.

A l'avenir, la communication au sein des puces informatiques et entre les différents composants des ordinateurs devrait pouvoir être accélérée grâce à de minuscules lasers intégrables dans les puces de silicium. Les experts ont longtemps cherché un matériau adéquat pour ces lasers, qui soit compatible avec le processus de fabrication des puces de silicium. Des chercheurs du Forschungszentrum Jülich et de l'Institut Paul Scherrer avec des Collègues du ETH Zurich ont à présent réalisé un progrès important.

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer (PSI) ont réussi à renverser l'aimantation de minuscules structures magnétiques grâce à la lumière d'un laser, et à suivre le déroulement de ce retournement au cours du temps. Une zone de quelques nanomètres a alors brièvement clignoté. Fait insolite : sa forme rappelait le logo en forme de chauve-souris de Batman. Les résultats de cette recherche pourraient rendre le stockage de données sur les disques durs plus compact, plus rapide et plus économique.

Neuer Effekt möglicherweise wichtig für grundsätzliches VerständnisEin international besetztes Forschungsteam hat in Experimenten am PSI ein neues unerwartetes Verhalten in kupferbasierten Hochtemperatursupraleitern beobachtet. Die Erklärung des neuen Phänomens à einer unerwarteten Form gemeinsamer Bewegung der elektrischen Ladungen à stellt für die Forschenden eine grosse Herausforderung dar. Sollte sie gelingen, könnte das einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung an sich darstellen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Der Bedarf an immer schnelleren und effizienteren Bauteilen für die Elektronik wächst rasant. Dafür braucht es neue Materialien mit neuen Eigenschaften. Hierbei spielen Oxide, insbesondere auf Basis von Strontiumtitanat (SrTiO₃) eine wichtige Rolle. Nun wurde im Rahmen einer internationalen Forschungskooperation unter Leitung des PSI nachgewiesen, dass diese Materialien ein Verhalten zeigen, das für die Spintronik nützlich sein könnte.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Forschende des Paul Scherrer Instituts haben mithilfe kurzer Lichtblitze aus einem Laser die Eigenschaften eines Materials kurzzeitig so deutlich verändert, dass gewissermassen ein neues Material entstanden ist und die Veränderungen am Röntgenlaser LCLS in Kalifornien untersucht. Nach der Inbetriebnahme des PSI-Röntgenlasers SwissFEL werden solche Experimente auch am PSI möglich sein.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Forschende des PSI, der EPFL und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben gezeigt, dass das Material SmB₆ alle Eigenschaften eines topologischen Isolators zeigt, also eines Materials, an dessen Oberfläche polarisierte Ströme fliessen können. Das Besondere an diesem Material ist, dass die Eigenschaft sehr robust ist à an der Materialoberfläche fliessen nur polarisierte Ströme und die Eigenschaft bleibt auch bei kleinen Unregelmässigkeiten in der Struktur oder Zusammensetzung des Materials erhalten. Polarisierte Ströme sind für die Spintronik à Elektronik, die den Elektronenspin nutzt à wichtig.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Des isotopes produits au PSI permettent de reproduire des processus qui se jouent au cœur des étoilesLes installations de recherche de l’Institut Paul Scherrer produisent des isotopes, qui n’existent, sinon, que dans les supernovae, c’est-à-dire dans des étoiles en train d’exploser. Cela permet de reproduire en laboratoire certains processus propres aux supernovae. Ainsi, une équipe internationale de chercheurs s’est servie d’un isotope de titane, Ti 44, pour étudier un processus de ce genre au CERN, à Genève. Il est alors apparu que ce processus est moins efficace qu’on ne l’assumait jusqu’ici. Il faudra donc corriger les calculs théoriques actuels des processus qui se déroulent dans les supernovae.

Des chercheurs de l’EPF Zurich et du PSI montrent qu’il est possible de modifier la structure magnétique très rapidement dans certains matériaux novateurs. L’effet pourrait trouver une application dans de futurs disques durs performants.

Le plus souvent, on considère supraconductivité et champs magnétiques comme étant des concurrents : en effet, de façon générale, les champs magnétiques intenses brisent l’état supraconducteur. Des physiciens de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont montré récemment que dans le matériau CeCoIn5, un nouveau type d’état supraconducteur apparaissait en présence de forts champs magnétiques externes, et que ce nouvel état supraconducteur pouvait ensuite être manipulé en jouant avec ces champs. Ce matériau est déjà un supraconducteur à faible champ. Mais en présence de champs intenses, un second état supraconducteur différent apparaît.

Im supraleitenden Material La_1.77Sr_0.23CuO₄ verhält sich oberhalb der Übergangstemperatur ein Teil der Elektronen wie in einem konventionellen Metall, ein anderer Teile wie in einem unkonventionellen à je nach Bewegungsrichtung. Das zeigen Untersuchungen an der SLS. Die Entdeckung dieser Anisotropie liefert einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung. Ausserdem wird man diesen Effekt in zukünftigen Experimenten und Theorien berücksichtigen müssen.Cette actualité n'existe qu'en anglais et allemand.

Un laser térahertz, développé à l’Institut Paul Scherrer, permet de contrôler de manière ciblée la magnétisation d’un matériau en un laps de temps de l’ordre de la picoseconde. Dans le cadre de leur expérience, les chercheurs ont soumis un matériau magnétisé à des impulsions lumineuses extrêmement courtes émises par le laser. Le champ magnétique de l’impulsion lumineuse a pu écarter les moments magnétiques de leur position de repos pour leur faire suivre le tracé exact du champ magnétique du laser avec un infime décalage. Le laser térahertz utilisé dans cette expérience est l’un des plus puissants au monde.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont fabriqué dans un matériau, le LuMnO₃ de fines couches cristallines, à la fois ferromagnétiques et antiferromagnétiques. A la limite immédiate de l’interface vers le cristal de support, la couche de LuMnO₃ est ferromagnétique ; mais plus on s’en éloigne, plus l’ordre antiferromagnétique (normalement caractéristique de ce matériau) augmente, et plus le ferromagnétisme faiblit. La possibilité de produire deux ordres magnétiques au sein du même matériau pourrait avoir des retombées importantes pour la technologie.

Des scientifiques utilisent des nanobâtonnets pour étudier la manière dont s’ordonne la matièrePour rendre ces interactions entre les atomes visibles, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont développé un système modèle bien particulier. Il est assez grand pour être observé au microscope à rayons X, tout en imitant les plus petits mouvements qui existent dans la nature. Le modèle se présente comme suit : des anneaux faits chacun de six bâtonnets magnétiques, longs de quelques nanomètres, où le pôle nord du premier bâtonnet attire le pôle sud du suivant, et ainsi de suite. A température ambiante, les directions de magnétisation de chacun des bâtonnets fluctuent sans cesse, et ce de façon naturelle. Les scientifiques ont réussi à observer en temps réel ces interactions magnétiques entre les bâtonnets.

Forscher des PSI und der ETH Zürich haben mit Kollegen vom Politecnico di Milano in der aktuellen Ausgabe der wissenschaftlichen Fachzeitschrift "Nature Photonics" eine Methode erarbeitet, einen Laser zu entwickeln, der schon bald in den neuesten Computern eingesetzt werden könnte. Damit könnte die Geschwindigkeit, mit der einzelne Prozessorkerne im Chip miteinander kommunizieren, drastisch erhöht werden. So würde die Leistung der Rechner weiter steigen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

An Freie-Elektronen-Röntgen-Lasern wie dem zukünftigen SwissFEL des Paul Scherrer Instituts (PSI) sollen unter anderem die Strukturen von komplexen Nanoteilchen bis hin zu Biomolekülen untersucht werden. Dabei ist nicht nur die eigentliche Messung eine Herausforderung, sondern auch die Rekonstruktion der Struktur aus den Messdaten. Forscher des PSI haben nun einen optimierten mathematischen Weg aufgezeigt, wie man aus so gewonnen Messdaten eine deutlich bessere Auflösung bei der Bestimmung der Struktur eines einzelnen Teilchens erhält. Das Verfahren wurde an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI erfolgreich getestet.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Les développeurs de l’entreprise LuK (D) rêveraient de pouvoir voir à travers le boîtier d’un embrayage. Ils aimeraient y observer la répartition de l’huile qui le lubrifie et le refroidit. Mais une vitre transparente est vite sale et les rayons X ne permettent de voir que le métal. Les ingénieurs se sont donc tournés vers les scientifiques de l’Institut Paul Scherrer (PSI), qui ont pu radiographier le métal avec des neutrons et rendre visible l’huile lubrifiante. Le résultat a surpris tout le monde : seuls trois disques sur huit étaient suffisamment lubrifiés.

Des scientifiques de l’Institut Paul Scherrer (PSI) à Villigen (AG/Suisse) ont mis à jour Avec leurs collègues chercheurs chinois et allemands,de nouvelles connaissances concernant une classe de supraconducteurs à haute température. Ces résultats expérimentaux, issus de la recherche fondamentale, indiquent que les interactions magnétiques revêtent une importance primordiale pour le phénomène de la supraconductivité à haute température. A l’avenir, ces connaissances pourraient contribuer au développement de supraconducteurs présentant de meilleures propriétés techniques.

Les rayons X sont utilisés pour inspecter la structure à l'échelle nanométrique d'objets variés comme des cellules biologiques ou des dispositifs de stockage magnétiques. L'imagerie à très haute résolution impose cependant de très fortes contraintes, autant sur l'appareil que sur l'échantillon lui-même. Des chercheurs à la Technische Universität München et au PSI viennent de démontrer comment ces conditions peuvent être relaxées sans perte de qualité d'image. Ils ont de plus montré comment la même approche permet d'imager des échantillons qui fluctuent très rapidement, comme les matériaux magnétiques utilisés pour le stockage de données.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) et de l’Indian Institute of Science Education and Research ont fabriqué un agencement de molécules magnétiques, au sein duquel ils ont réussi à « désactiver » de manière ciblée le magnétisme d’une molécule sur deux. Résultat : un damier magnétique, où les scientifiques ont pu manipuler de façon sélective l’état quantique d’une partie des molécules. La possibilité de modifier de manière ciblée les états d’objets quantiques isolés est une condition préalable essentielle pour le développement d’ordinateurs quantiques.

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.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont cherché à savoir comment faire pour que le germanium, ce matériau semi-conducteur, puisse envoyer de la lumière laser. Comme matériau laser, le germanium, tout comme le silicium, pourrait être la base de puces informatiques d’un nouveau genre, qui transmettraient les informations sous forme de lumière. Cette technologie permettrait de révolutionner le flux de données sur les puces, et donc faire avancer la puissance des systèmes électroniques.

Une nouvelle méthode spectroscopique permet de commencer à comprendre les propriétés magnétiques de couches ultrafines d’un matériau formant la base de certains supraconducteurs à haute température. Cette méthode a permis de constater que les propriétés magnétiques des couches de ce matériau, de l’épaisseur d’un atome, se distinguent très peu de celles des échantillons macroscopiques. Cela pourrait permettre, à l’avenir, d’étudier les processus à l’œuvre dans des matériaux supraconducteurs extrêmement fins et contribuer ainsi à la compréhension du phénomène de la supraconductivité à haute température.