Wenn Bruchteile von Sekunden entscheiden: Empa-Forschende haben ein Verfahren für High-Tech-Dünnschichten entwickelt, in dem ein ausgeklügeltes Timing hochwertige funktionale Schichten bei niedriger Prozesstemperatur ermöglicht. Anwendungen für die neue Methode gibt es sowohl in der Halbleiter-Industrie als auch in künftigen Quanten- und Photonik-Technologien.
Metallverarbeitung mittels Laser ermöglicht die automatisierte und präzise Herstellung von komplexen Bauteilen, sei es für die Autoindustrie oder für die Medizin. Die gängigen Verfahren benötigen jedoch aufwändige Vorversuche. Forschende der Empa in Thun nutzen maschinelles Lernen, um Laserverfahren präziser, günstiger und effizienter zu machen.
Empa-Forschende des "Nanotech@surfaces"-Labors haben ein weiteres fundamentales theoretisches Modell aus der Quantenphysik experimentell nachgebaut, das auf den Physik-Nobelpreisträger Werner Heisenberg zurückgeht. Grundlage für das erfolgreiche Experiment bildete eine Art "Quanten-Lego" aus winzigen Kohlenstoff-Molekülen, sogenannten Nanographenen. Diese synthetische "bottom-up" Methode ermöglicht vielseitige experimentelle Forschung an Quantentechnologien, die diesen einst zum Durchbruch verhelfen könnte.
Empa-Forschende arbeiten an künstlichen Muskeln, die mit den echten mithalten können. Nun haben sie eine Methode entwickelt, die weichen und elastischen, aber dennoch kraftvollen Strukturen mittels 3D-Druck herzustellen. Eines Tages könnten sie in der Medizin oder der Robotik zum Einsatz kommen – und auch überall sonst, wo sich Dinge auf Knopfdruck bewegen sollen.
Ende Januar eröffnete die Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) ein neues Labor, das dem Kohlenstoff Quanteneffekte entlocken will. Dies könnte den Weg für nachhaltige Quantentechnologien bis hin zu Quantencomputern ebnen. Das Projekt wird von der Werner Siemens-Stiftung unterstützt.
Die Empa-Forscherin Eve Ammerman will Quantentechnologien einen Schritt näher zur praktischen Anwendung bringen, indem sie Quanteneffekte mit Licht kombiniert. Damit sollen künftige quantenbasierte Geräte besser mit bestehenden Technologien kommunizieren. Ihr Forschungsvorhaben wird mit einem zweijährigen "Empa Young Scientist Fellowship" gefördert.
Rechenzentren verschlingen Unmengen an Energie. Etwa 40 Prozent davon allein für die Kühlung der Mikroprozessoren. Neuartige Kühlmethoden mittels Ionenwind könnten den Energieverbrauch drastisch senken. Diese nutzen elektrostatische Felder, um elektrischen Strom direkt und energieeffizient in einen Luftstrom umzuwandeln. Die geringen Geschwindigkeiten des erzeugten Luftstroms verhinderten bisher einen breiten Einsatz.
Eine Batterie, die man nicht aufladen muss, sondern "füttert" - genau dies ist Empa-Forschenden (Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) mit ihrer 3D-gedruckten, biologisch abbaubaren Pilzbatterie gelungen. Die lebende Batterie könnte Sensoren für die Landwirtschaft oder die Forschung in abgelegenen Regionen mit Strom versorgen. Ist ihre Arbeit getan, löst sie sich selbst von innen auf.
Flugroboter, die in der Lage sind, Gebäudehüllen zu inspizieren und zu reparieren, mit natürlichen Ökosystemen zu interagieren sowie den Klimawandel und die Artenvielfalt zu überwachen: Im nun eröffneten "Drone-Hub" im NEST der Empa werden künftig solche Drohnen und Roboter der nächsten Generation entwickelt und getestet. Die Forschungseinrichtung entstand in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London und widmet sich der Entwicklung von autonomen Robotern, die sowohl in natürlichen als auch in von Menschen geschaffenen Umgebungen funktionieren.
Quantentechnologien nutzen die ungewöhnlichen Eigenschaften der fundamentalen Bausteine der Materie. Sie versprechen Durchbrüche in der Kommunikation, der Rechenleistung, der Messtechnik und vieles mehr. Jedoch sind Quantenzustände fragil und deren Effekte schwer zu fassen. Entsprechend herausfordernd gestaltet sich die Forschung an realen Anwendungen. Empa-Forschenden und ihren Partnern ist nun ein Durchbruch gelungen: Sie konnten mit einer Art "Quanten-Lego" ein lange bekanntes theoretisches quantenphysikalisches Modell in einem synthetischen Material exakt nachbauen.
