Beitrag von Friedrich-Schiller-Universität Jena

Um unser wissenschaftliches Verständnis zu erweitern, müssen wir oft so nah wie möglich an das Geschehen herankommen. Jetzt haben Forscher aus Japan das Verhalten von #Azopolymerfilmen im #Nanobereich beobachtet, während sie diese mit #Laserlicht auslösten. Forscher kombinieren Hochgeschwindigkeits-Atomkraftmikroskopie mit einer Laserlichtquelle: https://lnkd.in/euc5TSm3 Osaka University, Feng-Yueh Chan, Yasushi Inouye, Prabhat Verma

🧠 Bereit für ein neues Quäntchen Wissen?   🔦 Anders als Laser, die Licht im sichtbaren Spektrum emittieren, bietet der Quantenkaskadenlaser die Möglichkeit, Infrarotlicht (> 2500 nm) zu erzeugen. Die Funktion lässt sich nur quantenmechanisch verstehen und kann für die Detektion von Gasen und Molekülen verwendet werden.   ⚛ Ein Quantenkaskadenlaser ist aus einer Reihe von Schichten aus Halbleitermaterial aufgebaut, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen, damit sich eine Art Treppenstruktur aus Energieniveaus ergibt. Diese Struktur kann ein Elektron Stufe für Stufe herabfallen und sendet jedes Mal ein Photon aus.   Der Quantenkaskadenlaser ergibt sich somit aus mehreren Erkenntnissen der Quantenmechanik: 1️⃣ Zum einen müssen die Schichten exakte Dicken und Materialzusammensetzungen aufweisen, um die gewünschten Energieniveaus zu erhalten. 2️⃣ Zum anderen ergibt sich erst aus der Quantenmechanik, dass die Elektronen durch „dünne“ Schichten hindurchtunneln können und somit eine ganze Kaskade an Photonen derselben Wellenlänge erzeugen können.   💡 Die Idee solch eines Lasers wurde zunächst von Kazarinov und Suris 1971 vorgeschlagen und schließlich 1994 in den Bell Laboratorien demonstriert. Die Lichtemission im mittleren Infrarot ist für Anwendungen wie die Spurengasanalyse, oder die Freistrahlkommunikation geeignet.   #QuäntchenWissen #Laser #Quantentechnologien    Bild: © VDI Technologiezentrum GmbH

Von OLED-TVs bis zu Solarzellen auf dem Dach – viele elektronische Geräte aus unserem Alltag erfüllen ihre Funktionen, indem Licht und die Materialien von Halbleitern in Wechselwirkung treten. Eine neuartige Klasse solcher Halbleiter basiert auf organischen Molekülen, die größtenteils aus Kohlenstoff aufgebaut sind. Die Wirkungsweise der organischen Halbleiter wird maßgeblich bestimmt durch ihr Verhalten in den ersten Augenblicken, nachdem Licht Elektronen anregt und sich sogenannte Exzitonen bilden. Forschende der Universitäten Göttingen, Graz, Kaiserslautern-Landau und Grenoble-Alpes haben erstmals sehr schnell und sehr präzise – in 0,000000000000001 Sekunden und auf 0,000000001 Meter genau – Bilder von solchen Exzitonen aufgenommen. Die Einblicke sind entscheidend, um effizientere Materialien mit organischen Halbleitern zu entwickeln. https://lnkd.in/ehh7UG4D Georg-August-Universität Göttingen, Universität Graz, Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU), Université Grenoble Alpes, Wiebke Bennecke, Peter Puschnig, Andreas Windischbacher, David Schmitt, Ralf Hemm, Daniel Steil, Marcel Reutzel

#FISFreitag: IBC Willkommen zu unserem FIS-Freitag, wo wir herausragende #Forschungsinfrastrukturen (#FIS) beleuchten, die im Rahmen des #ErUM-Programms (Erforschung von #Universum und #Materie) unterstützt werden. Heute im Spotlight: das Ionenstrahlzentrum „Ion Beam Center“ (#IBC). 🌟 Was macht das IBC so besonders? Das #Ionenstrahlzentrum IBC am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), bietet hochmoderne Technologien zur Erzeugung und Nutzung von #Ionenstrahlen, die präzise und innovative Untersuchungen ermöglichen. Diese Infrastruktur eröffnet weitreichende Anwendungen in #Wissenschaft und #Industrie, von der Verbesserung von Materialien bis hin zur Analyse biologischer Wechselwirkungen. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass etwa die Hälfte der Strahlzeit an die #Wirtschaft geht! 🔬 Was erforscht das IBC? Am IBC werden innovative Techniken in den Bereichen #Materialforschung, Halbleitertechnologie und Umwelt- und #Klimaforschung entwickelt. Im Bereich der Materialforschung beispielsweise ermöglicht die gezielte Ionenbestrahlung die Modifikation und Verbesserung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien, wodurch neue, leistungsfähigere Werkstoffe geschaffen werden können. In der #Halbleitertechnologie wird die Ionenstrahltechnik zur Optimierung von Halbleitermaterialien und -Komponenten eingesetzt, was zur Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Bauteile, wie beispielsweise Kamerasensoren, führt. 🌱 Aktuelle ErUM-Projektförderung am IBC Mit dem Verbundvorhaben ELISE@IBC fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Erweiterung der Beschleuniger-Massenspektrometrie. Diese Methode dient der Bestimmung von Isotopenverhältnissen und ist somit in vielen Forschungsbereichen gefragt: Archäologie, Geologie, #Astrophysik, Medizin. Durch die geplante Instrumentierung sollen in Zukunft weitere #Radioisotope für Messungen zugänglich werden - weltweit ist dies bisher nur in wenigen Einrichtungen möglich. 🔗 Mehr erfahren Weitere spannende Infos zum IBC unter: https://lnkd.in/eT3gcEXi

Warum schillern #Schmetterlingsflügel eigentlich in so intensiven #Farben? 🦋 Es sind nicht etwa Farbpigmente, sondern #photonischeKristalle, die dieses faszinierende Farbspiel erzeugen. Ihre periodische #Nanostruktur lässt das #Licht bestimmter #Wellenlängen passieren und reflektieren andere, wodurch die transparenten Flügelschuppen strahlend bunt erscheinen. Mit Hilfe von DNA-Origami haben #LMU-Forschende um den Physiker Tim Liedl nun ein #Diamantgitter mit einer Periodizität von Hunderten von #Nanometern gebaut. Mit dieser Methode haben sie einen neuen Ansatz zur Herstellung von #Halbleitern für sichtbares Licht geschaffen. Die neuen photonischen Kristalle könnten eine wichtige Rolle für Anwendungen in der #Datenverarbeitung, der #Energiegewinnung und der #Quantentechnologie spielen. Erfahre mehr im aktuellen LMU Newsroom Artikel: #Forschung #Physik #DNA #Experimentalphysik #lmumuenchen https://lnkd.in/d9pFxTFW

Einzelne Atome sind sehr empfindlich: Jede Interaktion mit der Umgebung kann Änderungen hervorrufen und in #Quantentechnologien zu Fehlern führen. Diese bemerkenswerte Empfindlichkeit quantenmechanischer Systeme gegenüber Umweltfaktoren kann aber auch ein Vorteil sein. Durch die Empfindlichkeit können #Quantensensoren konventionelle #Sensoren in der Präzision übertreffen, beispielsweise bei der Messung magnetischer Felder oder der Gravitation. Die empfindlichen quantenmechanischen Eigenschaften, die für die Sensorik benötigt werden, können durch Rauschen überdeckt werden. In einer neuen Arbeit stellt ein Team um Christian Roos vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck gemeinsam mit Partnern in Israel und den USA eine Methode vor, wie die Quanteninformationen mithilfe der „Korrelationsspektroskopie“ wieder zugänglich gemacht werden können. „Die Schlüsselidee ist hier, dass wir nicht nur einen einzelnen Sensor verwenden, sondern ein Netzwerk von bis zu 91 Sensoren, die jeweils aus einem einzelnen Atom bestehen“, schildert Helene Hainzer, die Erstautorin der Arbeit. „Da das Rauschen alle Sensoren gleichermaßen betrifft, können wir durch die Analyse gleichzeitiger Änderungen in den Zuständen aller Sensoren das Umweltrauschen effektiv herausrechnen und die zu messenden Informationen wiederherstellen. Dies ermöglicht es uns, Variationen des magnetischen Feldes in der Umgebung präzise zu messen, sowie den Abstand zwischen den Quantensensoren zu bestimmen.“ Mehr dazu hier: https://lnkd.in/drgCvKnU Austrian Science Fund FWF European Research Council (ERC)

Ein Team der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat eine bahnbrechende Mikro-Linse entwickelt, deren Lichtbrechung sich bei Gaseinwirkung verändert. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht. Die nur wenige Millimeter große optische Linse besteht aus einem innovativen Hybridglasmaterial mit einem dreidimensionalen Molekülgitter. Dieses einzigartige Material ermöglicht es der Linse, ihre Lichtbrechungseigenschaften zu ändern, wenn Gas absorbiert wird. Prof. Lothar Wondraczek erklärt: "Mit Unterstützung der Carl-Zeiss-Stiftung entwickeln wir multiresponsive Materialien. Die Linse bricht Licht je nach Gasabsorption unterschiedlich stark." Das Team um Doktorandin Oksana Smirvona und Dr. Alexander Knebel entwickelte einen speziellen Syntheseprozess und eine neuartige Formgebungsmethode für das empfindliche Material. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Innovation sind vielfältig. Sie reichen von logischen Schaltungen über effiziente Sensorik bis hin zu Gastrennung mit optischer Rückmeldung. Diese Technologie könnte Messverfahren in Zukunft effizienter, platzsparender und "intelligenter" gestalten. Diese Entwicklung markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Nanotechnologie und Optik und unterstreicht die Spitzenforschung an der Universität Jena. #Forschung #Optik #Nanotechnologie #UniJena Dieser Beitrag beinhaltet Zitate und Inhalte aus einer am 26.06.2024 der Universität Jena veröffentlichten Meldung. Diese Nachrichtenmeldung im Original finden Sie hier: https://lnkd.in/eCt-kXem

𝗦𝘁ö𝗿𝘂𝗻𝗴 𝗲𝗿𝗹𝗲𝗶𝗰𝗵𝘁𝗲𝗿𝘁 𝗨𝗻𝘁𝗲𝗿𝘀𝘂𝗰𝗵𝘂𝗻𝗴 𝘃𝗼𝗻 „𝗦𝘂𝗽𝗲𝗿-𝗣𝗵𝗼𝘁𝗼𝗻𝗲𝗻“: Unter bestimmten Bedingungen können Tausende von Lichtteilchen zu einer Art „Super-Photon“ verschmelzen. In der Physik spricht man auch von einem photonischen Bose-Einstein-Kondensat. Forscher der Universität Bonn konnten nun zeigen, dass dieser exotische Zustand einem fundamentalen physikalischen Gesetz gehorcht. Damit ist es möglich, aus kontrollierbar erhobenen Messdaten verborgene Eigenschaften von photonischen Bose-Einstein-Kondensaten abzuleiten. Die Studie ist nun in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen. 𝗠𝗲𝘀𝘀𝘃𝗲𝗿𝗳𝗮𝗵𝗿𝗲𝗻 𝗲𝗿𝗹𝗮𝘂𝗯𝘁 𝗥ü𝗰𝗸𝘀𝗰𝗵𝗹ü𝘀𝘀𝗲 𝗮𝘂𝗳 𝘀𝗰𝗵𝘄𝗲𝗿 𝘇𝘂𝗴ä𝗻𝗴𝗹𝗶𝗰𝗵𝗲 𝗘𝗶𝗴𝗲𝗻𝘀𝗰𝗵𝗮𝗳𝘁𝗲𝗻: https://lnkd.in/eRwRsDYJ Alexander Sazhin, Vladimir Gladilin, Andris Erglis, Julian Schmitt

🌌 #FISFreitag: FLASH Willkommen zu unserem FIS-Freitag, an dem wir eine #Forschungsinfrastruktur (#FIS) vorstellen, die durch das #ErUM-Programm (Erforschung von Universum und Materie) gefördert wird. Heute im Fokus: #FLASH - der weltweit erste Freie-Elektronen-Laser (#FEL) im weichen Röntgenbereich und UV-Bereich.   🌟 Was macht FLASH so besonders? Dieser FEL-Pionier, der sich auf dem #DESY-Campus in Hamburg befindet, nutzt die Fortschritte der #Elektronenbeschleunigungstechnologie und erzeugt ultrakurze, intensive Lichtblitze. Dafür werden winzige Bündel aus Elektronen entlang einer 260 Meter langen Beschleunigerstrecke auf fast #Lichtgeschwindigkeit gebracht und anschließend auf einen Slalom-Kurs geschickt, wo sie die Lichtpulse abstrahlen.   🔬 Was lässt sich mit FLASH erforschen? Die Lichtpulse ermöglichen die Untersuchung von biologischen Zellen oder winzigen Staubpartikeln bei Verbrennungsprozessen. Zudem erlauben extrem gebündelte und ultrakurze Lichtblitze es Forschenden, den Elektronentransport in Materialien und chemische Reaktionen im #Nanokosmos zu untersuchen. Insgesamt liefert FLASH nicht nur hochpräzise Bilder von winzigen Strukturen, sondern ermöglicht auch, Prozesse auf extrem kleinen Zeitskalen zu verfolgen. Eine wahrhaftige Super-Slow-Motion Kamera für die Erforschung des Unvorstellbaren!   ⚡ Die aktuelle #ErUM-Projektförderung an FLASH Die ErUM-Projektförderung an FLASH konzentriert sich darauf, die #Forschung mit diesem #Großgerät zu optimieren. Es braucht Präzision um die Lichtblitze so auszurichten, dass genaue Messungen und Beobachtungen durchgeführt werden können. Deshalb unterstützen wir im Auftrag des Bundesministerium für Bildung und Forschung ein Forschungsprojekt, das eine #KI entwickelt, die künftig die Justage der optischen Komponenten zur Fokussierung von Röntgenblitzen noch präziser und sogar automatisiert ermöglichen soll.   💡 Mehr Erfahren Mehr spannende Infos zu FLASH gibt es unter: https://lnkd.in/ek9Aemhu

Nach Monaten des Aufbaus starten wir unsere Forschungsprojekte mit unserem neuen 1,2 GHz NMR-Spektrometer am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) : Der im neuen Gerät verwendete Magnet erreicht mit 28 Tesla das aktuell größtmögliche stabile Magnetfeld, was einer Resonanzfrequenz von 1,2 Gigahertz (GHz) entspricht. Möglich wird diese Frequenz, die 20 Prozent höher ist als die, die mit konventionellen Supraleitern erreichbar wäre, durch die Verwendung von Hochtemperatursupraleitern; perfekt um Struktur und Dynamik von komplexen biologischen Systemen zu erforschen! Das neue NMR-Gerät auf dem Campus Berlin-Buch ist eines von nur zehn, die bislang weltweit in Betrieb genommen wurden. Mehr dazu: https://lnkd.in/dgP-qkdn Bild v.l.n.r. Peter Schmieder, Han Sun, Adam Lange, Sigrid Milles, Hartmut Oschkinat #strukturbiologie #nmr #proteinstrukturen Campus Berlin-Buch GmbH