Press Releases 2009
Wenn Unzertrennbares getrennt wird: Meilenstein in der Ueberpruefung der Quantenmechanik
Forschenden des Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel ist es in Zusammenarbeit mit der Universität Budapest und dem Nanoscience Center in Kopenhagen erstmals gelungen, in einem Festkörper verschränkte Elektronen zu trennen. Das Experiment könnte ein Meilenstein in der Überprüfung der Quantenmechanik sein. Die Arbeiten des internationalen Forscherteams werden im Wissenschaftsmagazin «Nature» veröffentlicht.
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Neues Verfahren ermöglicht Steuerung von elektronischen Materialeigenschaften
Swiss Nanoscience Institute, 16.07.2009
Forschenden am Swiss Nanoscience Institute ist es erstmals gelungen, dünne Schichten mit steuerbaren elektronischen Eigenschaften herzustellen. Diese Entdeckung könnte für zukünftige Anwendungen in der Sensorik und der Computertechnologie von grosser Bedeutung sein. Die Arbeiten des internationalen Forscherteams der Universitäten Basel und Heidelberg sowie des Paul Scherrer Instituts werden im renommierten Wissenschaftsmagazin «Science» veröffentlicht. Gewöhnlich ist der elektrische Widerstand eines Materials ebenso wie sein spezifisches Gewicht und seine Farbe eine nicht steuerbare Materialeigenschaft. Forschenden um die Physikerin Dr. Meike Stöhr ist es nun gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem zukünftig die elektronischen Eigenschaften an einer Oberfläche gezielt verändert werden können, darunter auch der Widerstand. Das interdisziplinäre Team aus Physikern und Chemikern hat eine Substanz entwickelt, die durch Erhitzen auf einer Kupferoberfläche ein stabiles zweidimensionales Netzwerk mit Nanometer-kleinen Poren bildet. Durch die Wechselwirkung dieses Netzwerks mit dem an der Metalloberfläche vorhandenen Elektronengas kommt es zu zwei Effekten: Unterhalb des Netzwerks werden die Elektronen verdrängt, während sich in den Poren kleine «Elektronenseen» in so genannten Quantentöpfen bilden. Grosses Potenzial für die Materialforschung Durch Veränderung sowohl des Porenabstands als auch des Porendurchmessers besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften des Materials gezielt zu verändern. Eine weitere Möglichkeit zur Veränderung bietet sich durch das Befüllen der Poren mit Gast-Molekülen an. Dadurch würde ein direkter Zugriff auf die Eigenschaften ermöglicht, welche von den Elektronen bestimmt werden, wie z.B. die Leitfähigkeit, die Reflektivität oder die katalytischen Eigenschaften der Oberfläche. Auf diese Weise können Materialien mit neuen steuerbaren Eigenschaften entstehen. Die zugrunde liegenden physikalischen Vorgänge können durch den Vergleich des Elektronengases mit Wasserwellen an folgendem Beispiel nachvollzogen werden: An einem auf der Oberfläche schwimmenden Hindernis werden Wasserwellen reflektiert. Für ein Hindernis in Form eines Bienenwaben-förmigen Netzes können sich in den einzelnen Waben stehende Wasserwellen ausbilden. So entsteht je nach Struktur und Grösse des Netzes ein charakteristisches Wellenmuster. Analog hierzu entstehen im oben beschriebenen neuen Material charakteristische Elektronenwellen aufgrund der Wechselwirkung des molekularen Netzwerks mit den Elektronen der Metalloberfläche. Poren-Netzwerke sind Kandidaten für neue Metamaterialien. Dies sind Stoffe, die aufgrund ihrer speziellen periodischen Struktur optische bzw. elektronische Eigenschaften haben, die durch die Steuerung der Eigenschaften der einzelnen Komponenten gezielt verändert werden können. Im vorliegenden Fall sind es die elektronischen Eigenschaften der Oberfläche, welche durch die Grösse und die Eigenschaften der selbst organisierten Nano-Poren bestimmt werden. Die Universität Basel und das Paul Scherrer Institut sind Teil des langfristig angelegten und vom Kanton Aargau finanzierten Swiss Nanoscience Institute (SNI). Zum SNI gehören das 2001 gegründete Netzwerk des Nationalen Forschungsschwerpunkts Nanowissenschaften sowie das 2006 neu geschaffene, vom Kanton Aargau finanzierte Argovia-Netzwerk. Wichtiger Partner im vorliegenden Projekt war die Synchrotron Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts. Originalbeitrag Jorge Lobo-Checa, Manfred Matena, Kathrin Müller, Jan Hugo Dil, Fabian Meier, Lutz H. Gade, Thomas A. Jung, and Meike Stöhr Band Formation from Coupled Quantum Dots Formed by a Nanoporous Network on a Copper Surface Science 16 July 2009 | DOI: 10.1126/science.1175141
Universität Basel am Start von Nano-Tera beteiligt
Physiker der Universität Basel beteiligen sich mit einem Projekt an Nano-Tera, der Schweizer Initiative für Informations- und Nanotechnologien. Ihr Forschungsvorhaben über leistungsfähige Bio-Chips wurde bei der ersten Ausschreibung bewilligt.
In der ersten Ausschreibung von Nano-Tera wurden zehn Projekte mit einer Gesamtfördersumme von rund 25 Millionen Franken genehmigt. Unter den geförderten Forschungsvorhaben ist auch das Projekt «Integrateable Silicon Nanowire Sensor Platform» (NanowireSens), das vom Basler Physiker Prof. Christian Schönenberger geleitet wird.
Projektpartner sind Prof. Beat Ernst vom Institut für Molekulare Pharmazie der Universität Basel, Prof. Andreas Hierlemann vom Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE), die Eidgenössischen Technischen Hochschulen Lausanne und Zürich, die Fachhochschule Nordwestschweiz und das Paul Scherrer Institut. Das Basler Projekt wird 2009–2012 mit 3,5 Millionen Franken unterstützt.
NanowireSens
Im Projekt NanowireSens sollen auf Nanodrähten basierende Siliziumtransistoren realisiert werden. Durch Funktionalisierung ihrer Oberflächen erhält man Feldefekttransistoren, die auf spezifische chemische Moleküle oder biologische Botenstoffe ansprechen. Da diese Transistoren auf einem Chip in einer grossen Zahl hergestellt werden können und keine Fluoreszenzmarker zur Detektion erforderlich sind, sehen die Wissenschaftler in diesem Ansatz die Möglichkeit, einen voll integrierten Bio-Chip zu realisieren, der viele Messsignale parallel erfassen und sie sofort auswerten kann. Das hohe Mass an Integration wird kostengünstige Bio-Chips ermöglichen. Vollelektronische Sensing-Chips können ebenso für das Monitoring der Umgebung – sowohl in Luft wie auch in Flüssigkeit – eingesetzt werden.
Forschungsprogramm Nano-Tera
Nano-Tera ist eine durch den Bund lancierte Forschungsinitiative. Wie SystemsX.ch, die Schweizer Initiative in Systembiologie, zielt Nano-Tera auf Systeme. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten umfassen sowohl das Material als auch die Programme von Systemen.
Die Forschenden werden einerseits versuchen, mittels Nanotechnologie und Mikrotechnik die Bestandteile der Hardware weiter zu miniaturisieren und ihre Eigenschaften zu verbessern. Gleichzeitig soll die Leistung der Software der eingebetteten Systeme gesteigert und die Datenverarbeitung optimiert werden. Die Masseinheit «Tera» (= 1012, eine Billion Mal) beschreibt dabei die Menge der verarbeiteten Daten.
Argovia-Professuren: Innovative Partnerschaft für die Nanotechnologie
Medienmitteilung der Universität Basel, 26.01.2009
In einer innovativen Form von Public-Public-Partnership unterstützt der KantonAargau das Swiss Nano Institute der Universität Basel mit jährlich fünf Millionen Franken. Damit möchte der Aargau exzellente Grundlagenforschung stärken und der Wirtschaft einen direkten Zugang zur Spitzentechnologie eröffnen. Heute wurden die ersten Argovia-Professoren Martino Poggio und Roderick Lim vorgestellt.
Rektor Prof. Dr. Antonio Loprieno betonte an der Medienkonferenz die Neuartigkeit der bildungspolitischen Zusammenarbeit zwischen der Universität Basel und dem Kanton Aargau. Dieser beteiligt sich jährlich mit fünf Millionen Franken am Swiss Nanoscience Institute (SNI), das 2006 aus dem 2001 gegründeten Nationalen Forschungsschwerpunkt Nanowissenschaften hervorgegangen
ist. Die Argovia-Beteiligung an der Universität Basel bildet eine neue und innovative Form von public-public-Partnership.
Der Aargauer Regierungsrat Rainer Huber, Vorsteher des Departements Bildung, Kultur und Sport, wies auf die Einzigartigkeit der Zusammenarbeit zwischen dem Aargau und der Universität
Basel hin. Es ist alles andere als selbstverständlich, dass ein Kanton in die Universität der Nachbarkantone investiert. Huber betonte, dass das Aargauer Engagement mit dem Argovia-Programm dort ansetzt, wo es in der Schweiz oft mangelt, nämlich, erstklassige Grundlagenforschung in marktfähige Produkte umzusetzen. Davon profitiert nicht nur die Universität Basel, sondern die Wirtschaft der gesamten Region Nordwestschweiz.
Der Direktor des SNI, Prof. Dr. Christian Schönenberger, erinnerte daran, dass das Institut das wichtigste Schweizer Kompetenzzentrum für Nanowissenschaften und damit auch einen wichtigen Standortfaktor für die Nordwestschweiz darstellt. Das SNI pflegt Zusammenarbeiten mit zahlreichen privaten und öffentlichen Forschungseinrichtungen in der Nordwestschweiz sowie mit der
in Basel ansässigen Industrie. Zudem unterhält es Kooperationen mit den wichtigsten Akteuren der Nanowissenschaften weltweit, kurz: Am SNI wird Spitzenforschung auf Weltniveau betrieben.
Poggio und Lim erste Argovia-Professoren
Die ersten beiden Argovia-Professuren an der Universität Basel konnten nun besetzt werden: Zum Assistenzprofessor für Nanotechnologie (mit Tenure Track) am Departement Physik wurde
Prof. Dr. Martino Poggio gewählt. Die Argovia-Assistenzprofessur für Nanobiologie (mit Tenure Track), die am Biozentrum angesiedelt wird, erhielt Prof. Dr. Roderick Lim. Beide haben auf den 1. Januar 2009 ihre Professur angetreten.
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