Beitrag von Helmholtz Information

🧠 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

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

Elektronenmikroskope eröffnen spektakuläre Einblicke in die atomare Welt, zerstören jedoch empfindliche Proben. 🔬 Ein Forschungsteam rund um Philipp Haslinger Technische Universität Wien kombiniert klassische Elektronenmikroskopie mit Quantenoptik, um dieses Problem zu lösen und so biologische Prozesse oder Materialveränderungen schonend sichtbar zu machen. 🔬 Mit verschränkten Elektron-Photon-Paaren wollen die Forschenden eine Methode namens „Quantum Ghost Imaging“ etablieren. Dabei erzeugt ein Elektron ein Photon, das dessen Wechselwirkung mit der Probe verrät. 🔬 Mehr dazu auf scilog. ▶️ https://lnkd.in/dBsFMktZ #Quantenoptik #Elektronenmikroskopie #scilog

#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

💥 Forscher der Universität Lissabon 👨🎓 👩🎓 haben eine Methode entdeckt 💥, die es erlaubt, kohärentes Licht ohne komplexe Maschinen wie den Linac Coherent Light Source II (LCLS-II) zu erzeugen. Diese Methode basiert auf den Eigenschaften von Quasiteilchen 💥, die aus mehreren Elektronen bestehen und sich synchron zueinander bewegen. Hier sind einige interessante Details: 1. Ultrahelles Licht und Kohärenz: Ultrahelles Licht, das auch als kohärentes Licht bezeichnet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Photonen darin sich synchron bewegen. Im Gegensatz dazu bewegen sich die Photonen in inkohärentem Licht, wie etwa Sonnenlicht, unabhängig voneinander. Kohärentes Licht erzeugt intensive Impulse mit einer Dauer von nur Atto-Sekunden (ein Tausendstel eines Millionstels einer Milliardstel Sekunde). 2. Quasiteilchen: Quasiteilchen 💥 sind eine Art virtueller Teilchen, die sich wie normale Teilchen verhalten. Sie können aneinander streuen, Impuls und Energie austauschen und sogar erzeugt und vernichtet werden. Anders als bei echten Teilchen gibt es für Quasiteilchen 💥 keine Erhaltung der Teilchenzahl. 3. Neue Lichtquelle: Die Simulation zeigt, dass Quasiteilchen 💥 eine neue Lichtquelle bilden können. Der Ansatz, Quasiteilchen 💥 als Lichtquelle zu verwenden, ist verhältnismäßig simpel und könnte für Demonstrationen in bestehenden Laser- und Beschleunigeranlagen genutzt werden. Obwohl dies bisher noch eine Theorie ist und nicht experimentell untersucht wurde, könnte diese Technik in Zukunft in der Medizin (z. B. Strahlentherapie) und bei der Herstellung von Computerchips Anwendung finden. Auch die Astronomie könnte von dieser neuen Lichtquelle profitieren, um die Materie von Objekten im Weltraum zu untersuchen. Dies ist ein faszinierendes Forschungsgebiet ist, wo weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die praktische Anwendbarkeit von Quasiteilchen 💥 als Lichtquelle zu bestätigen. https://lnkd.in/ezcrKbvK

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI, in Zusammenarbeit mit der EPFL, ETH Zürich und der University of Southern California, haben mit Röntgenstrahlen einen neuen Weltrekord aufgestellt: Sie haben in einen Computerchip mit einer Auflösung von 4 Nanometern geschaut. Diese hochauflösenden 3D-Bilder markieren bedeutende Fortschritte in der Informationstechnologie und den Biowissenschaften. Durch die Anwendung der Ptychografie, einem innovativen Computerverfahren, konnten sie eine bisher unerreichte Detailgenauigkeit erzielen. Diese Methode ermöglicht es, ohne den Einsatz unmöglicher Linsen, extrem präzise Abbildungen zu erstellen, indem viele Einzelbilder zu einem hochauflösenden Gesamtbild vereint werden. Diese Forschung, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, ist ein wichtiger Meilenstein für zukünftige technologische Entwicklungen und zeigt das enorme Potenzial interdisziplinärer Zusammenarbeit. https://lnkd.in/eP7p5NwV PSI Paul Scherrer Institut EPFL ETH Zürich University of Southern California Swiss National Science Foundation SNSF Springer Nature Group Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation SBFI SECO Wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung #Forschung #Zusammenarbeit #Wissenschaft

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

𝗠𝗼𝗹𝗲𝗸𝘂𝗹𝗮𝗿𝗲 #𝗗𝘆𝗻𝗮𝗺𝗶𝗸 𝗶𝗻 𝗘𝗰𝗵𝘁𝘇𝗲𝗶𝘁: Ein europäisches Forschungsteam hat ein neuartiges spektroskopisches Verfahren entwickelt, mit dem sich ultraschnelle dynamische Prozesse von Elektronen und Schwingungen innerhalb von Molekülen verfolgen lassen – und zwar mit atomarer Auflösung und in Echtzeit. Das experimentelle Team in Barcelona wurde bei der theoretischen Beschreibung der Prozesse durch ein Team der Universität Jena unterstützt. Die Forschenden demonstrieren ihre „Attosekunden-Kernspektroskopie“ am Beispiel des Furan-Moleküls und stellen ihre Methode im Fachmagazin „Nature Photonics“ vor. Chemische Reaktionen sind komplexe Mechanismen. Daran beteiligt sind verschiedene dynamische Prozesse der Elektronen und der Atomkerne, die sich wechselseitig beeinflussen. Sehr oft führt eine stark gekoppelte Elektronen- und Kerndynamik zu ultraschnellen strahlungslosen Relaxationsprozessen, die als konische Überschneidungen bekannt sind. Bislang lassen sich solche Prozesse, die von hoher chemischer und biologischer Relevanz sind, jedoch experimentell nur sehr schwer beobachten. 𝗠𝗶𝘁 𝗲𝗶𝗻𝗲𝗺 𝗻𝗲𝘂𝗮𝗿𝘁𝗶𝗴𝗲𝗻 𝘀𝗽𝗲𝗸𝘁𝗿𝗼𝘀𝗸𝗼𝗽𝗶𝘀𝗰𝗵𝗲𝗻 𝗩𝗲𝗿𝗳𝗮𝗵𝗿𝗲𝗻 𝗹𝗮𝘀𝘀𝗲𝗻 𝘀𝗶𝗰𝗵 𝘂𝗹𝘁𝗿𝗮𝘀𝗰𝗵𝗻𝗲𝗹𝗹𝗲 𝗣𝗿𝗼𝘇𝗲𝘀𝘀𝗲 𝗶𝗻𝗻𝗲𝗿𝗵𝗮𝗹𝗯 𝘃𝗼𝗻 𝗠𝗼𝗹𝗲𝗸ü𝗹𝗲𝗻 𝘃𝗲𝗿𝗳𝗼𝗹𝗴𝗲𝗻: https://lnkd.in/eBS2tSgq ICFO-THE INSTITUTE OF PHOTONIC SCIENCES, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Karl Michael Ziems, Stefanie Gräfe, Jens Biegert

Elizaveta Gangrskaia und Alessandra Bellissimo arbeiten am Photonik Institut der TU Wien mit ultrakurzen Laserpulsen an einem wegweisenden Projekt.   Ihr Ziel ist die Entwicklung einer neuartigen spektroskopischen Methode, die es ermöglicht, die magnetischen Eigenschaften von Materialien präzise zu messen und zu charakterisieren. Dabei setzen sie auf speziell strukturiertes Laserlicht, mit dem sie die magnetischen und elektrischen Komponenten des optischen Feldes gezielt mit dem untersuchten System interagieren lassen. Diese gezielte Interaktion verstärkt die sonst schwächeren magnetischen Dipolübergänge und hebt so die magnetische Antwort des Systems hervor.   Diese innovative spektroskopische Methode könnte neue Einblicke in die elektronische Struktur und weitere komplementäre Information von den untersuchten Oberflächen und Dünnschichten ermöglichen.   #tuwienforscht #photonik #elektrotechnik #tuwien #tuw #technikfürmenschen

Bahnbrechende Präzision in der Einzelmolekül-Optoelektronik Wissenschaftler*innen der Abteilung für Physikalische Chemie am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft haben eine innovative Entdeckung in der nanoskaligen #Optoelektronik gemacht, um eine beispiellose Kontrolle über das #Photoschalten einzelner Moleküle zu erreichen. Eine präzise Kontrolle über #Photoreaktionen auf atomarer Ebene ist entscheidend für die Verkleinerung und Optimierung elektronischer und photonischer Geräte. https://lnkd.in/e6WYH8gA #elektronischeGeräte #photonischeGeräte