Beitrag von Technische Universität Wien

Ultrakurze #Lichtpulse ermöglichen hochpräzise #künstliche #Nase Egal ob man #Umweltproben in der Natur analysieren möchte oder ein chemisches #Experiment überwacht: Oft braucht man hochsensible Sensoren, die mit extremer Genauigkeit selbst winzige Spuren eines bestimmten Gases erschnüffeln können. An der Technische Universität Wien wurde eine neue #Spektroskopiemethode entwickelt: Mithilfe einer Serie von #Lichtblitzen kann man chemische Analysen viel schneller und präziser durchführen als bisher.

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

🔬🌐 Fortschritt in der Materialwissenschaft: Eine neue Studie, geleitet von Prof. Dr. Catherine Dubourdieu (Helmholtz-Zentrum Berlin und Helmholtz Information), zeigt signifikante Erkenntnisse über #Hafniumoxid-Dünnschichten auf. 💡 #Hafniumoxid, ein wesentliches Material in der #Mikroelektronik, weist ungewöhnliche ferro- und piezoelektrische Eigenschaften auf, die bedeutende Implikationen für die Informationsforschung haben könnten. Laut der Studie ist es möglich, die #Piezoelektrizität in Hf0,5Zr0,5O2-Dünnschichten durch Anwendung elektrischer Felder dynamisch zu modifizieren, was neue technologische Anwendungsfelder erschließt. 🔄 Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis ist die Vorzeichenumkehr des piezoelektrischen Effekts im gesamten Bereich eines Kondensators unter einem elektrischen Wechselfeld, was zuvor in der Materialwissenschaft als unerreichbar galt. 🌱 Diese Entdeckungen bieten faszinierende Optionen für die Entwicklung von Bauelementen mit elektromechanischen Funktionalitäten ohne die herkömmliche Einschränkung durch Piezoelektrizität, was unser Verständnis von Ferroelektrizität und deren Anwendung in der #Mikroelektronik und #Informationstechnologie tiefgreifend verändert. 🎉 Die internationale Kollaboration und die Anwendung von #Piezokraftmikroskopie (PFM) spielten eine Schlüsselrolle bei diesen Entdeckungen, die nicht nur die theoretische Landschaft bereichern, sondern auch praktische Anwendungen in der Technologie einen großen Schritt voranbringen. 🔗 Entdecken Sie die faszinierenden Erkenntnisse über #Hafniumoxid-Dünnschichten und ihre Anwendung in der Mikroelektronik und Informationsforschung. Lesen Sie den vollständigen Artikel (https://lnkd.in/eQZTXzSs) und folgen Sie uns auf unserem Blog von Helmholtz Information (https://lnkd.in/e73ZnQ3E).

Sonnenlicht hat einen großen Einfluss auf chemische Prozesse, vor allem seine energiereiche UV-Strahlung wird von allen Materialien stark absorbiert und löst photochemische Reaktionen der in der Luft vorhandenen Stoffe aus. Ein bekanntes Beispiel ist die Bildung von bodennahem Ozon, wenn UV-Licht auf Stickoxide trifft. Ein Forschungsteam um Birgitta Schutze-Bernhardt vom Institut für Experimentalphysik der TU Graz macht sich dieses hohe Reaktionspotenzial nun für eine neue Methode des Umweltmonitorings zunutze: Sie haben das weltweit erste Breitband-UV-Dualkamm-Spektrometer entwickelt, mit dem Luftschadstoffe kontinuierlich gemessen und ihre Reaktion mit der Umgebung in Echtzeit beobachtet werden können. Ein Paper zu der Entwicklung ist jüngst im Fachmagazin Optica erschienen. Dualkamm-Spektrometer gibt es seit knapp 20 Jahren. Dabei emittiert eine Quelle Licht in einem breiten Wellenlängenbereich, das in der Darstellung nach seinen optischen Frequenzen geordnet an die Zinken eines Kamms erinnert. Durchdringt dieses Licht eine gasförmige Materialprobe, absorbieren die darin enthaltenen Moleküle einen Teil des Lichts. Die so veränderten Lichtwellenlängen lassen Rückschlüsse auf die Inhaltsstoffe und die optischen Eigenschaften des untersuchten Gases zu. Entwickelte laserbasierte Technologie ermöglicht kontinuierliche Echtzeitanalyse von Luftschadstoffen: https://lnkd.in/eFsFK2w8 Technische Universität Graz, Birgitta Bernhardt, Lukas Fürst, Robert di Vora

#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

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

*** Reaktionen mit unsichtbarem Licht verfolgen, Materialien und Zeit sparen: Neue Nanosensoren machen diagnostische Verfahren sensitiver *** Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS und die Ruhr-Universität Bochum haben gemeinsam ein Verfahren entwickelt, das eine neuartige Form der #Signalverstärkung von diagnostischen Tests ermöglicht. Leuchtende Kohlenstoff-Nanoröhren (engl.: #SWCNTs) könne sich an verschiedenste Reaktionsbedingungen anpassen und bieten somit ein breites Anwendungsspektrum in der #Bioanalytik. Durch ihren Einsatz können standardisierte Testverfahren, wie z.B. #ELISAs (engl. Abk.: Enzyme-linked Immu-nosorbent Assay) günstiger, sensitiver und schneller durchgeführt werden. Des Weiteren lassen sich durch den Einsatz der SWCNTs diagnostischen Grenzen erweitern. So werden Röhren mit einem Durchmesser von unter einem Nanometer zur Verschiebung des optischen Signals in einen besseren Spektralbereich eingesetzt. Die Sensoren fluoreszieren im nahen Infrarot-Licht (#NIR), wodurch das Signal in das NIR übertragen und die #Nachweisgrenze verschoben wird. Zusätzlich sind die Kohlenstoff-Röhren durch Modifikationen auf ihrer Oberfläche sensitiv gegenüber chemischen Reaktionen. So können Reaktionsprodukte nachgewiesen werden, sofern sie mit der #Nanoröhre interagieren. Auf diese Weise kann die Effizienz von Nachweisverfahren insbesondere in der medizinischen #Diagnostik erheblich gesteigert werden. Die Forscher:innen wiesen die Funktion des neuen Sensorprinzips anhand der Substrate p-Phenylendiamin und Tetramethylbenzidin (TMB) für das Enzym #Meerrettichperoxidase (horseradish peroxidase, HRP) nach. »Im Prinzip lässt sich das Konzept aber auch auf alle möglichen Systeme übertragen. Wir haben zum Beispiel auch das Enzym β-Galaktosidase untersucht, da dieses für diagnostische Anwendungen interessant ist. Mit ein paar Anpassungen wären grundsätzlich auch Prozesse in #Bioreaktionen möglich.«, berichtet Justus Metternich vom Fraunhofer IMS. Das Forscherteam plant eine Anpassung der Sensoren für weitere Anwendungen, indem sie beispielsweise mit #Quantendefekten stabiler gemacht werden sollen. »Das wäre vor allem vorteilhaft, wenn man nicht nur in einfachen wässrigen Lösungen misst, sondern auch #enzymatische Reaktionen in komplizierten Umgebungen mit Zellen, im Blut oder einem Bioreaktor selbst verfolgen will.«, erklärt Sebastian Kruss, Professor für physikalische #Chemie an der Ruhr-Universität Bochum und Leiter der Attract Gruppe #Biomedical Nanosensors am Fraunhofer IMS. Lesen Sie mehr unter: https://lnkd.in/eZ9mZ8an ©Foto: RUB, Marquard

Lassen sich Quantentechnologien in einfachen Worten erklären? Anhand der Präzisionsspektroskopie habe ich einen Versuch unternommen. https://lnkd.in/dgnWT4Pa

🌌 #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

Die Wechselwirkung von hochintensiven, ultrakurzen Laserpulsen mit Festkörpern hat bereits bedeutende Technologien ermöglicht – etwa eine hochpräzise Materialbearbeitung oder die Miniaturisierung von Bauelementen in medizinischen oder Telekommunikationsanwendungen möglich. Nun konnte ein internationales Forschungsteam um unseren Laserphysiker Prof. Dr. Malte Kaluza den Mechanismus aufklären, mit dem hochenergetische Laserpulse auf Festkörpern Plasma erzeugen. Dazu stellt die Gruppe im Fachmagazin „Light: Science & Applications“, eine optische „Single-Shot-Probing“-Technik vor, bei der eine hauchdünne transparente Folie aus Kohlenstoff mit dem Hochleistungslaser POLARIS beschossen wird. Dieser „Pump“-Puls erzeugt auf der Folie das Plasma. Die ursprünglich transparente Folie wird durch die dabei entstehende Wolke aus freien Elektronen undurchsichtig, was mit einem „Probe“-Puls beobachtet werden kann. Das besondere daran: Der Probe-Puls wird zeitlich gestreckt, sodass die Wechselwirkung des Pump-Pulses mit der Oberfläche beobachtet werden kann. Mehr über die heißen Oberflächen 👉 https://lnkd.in/gZPhvaQE #UniJena #Forschung #Laser #Plasma #Photonik #Technologie