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Kurznachrichten Oktober 2013

Jülich und Philips bauen neuen Pflanzen-PET-Scanner

Das Forschungszentrum Jülich und die Philips Technologie GmbH haben vereinbart, gemeinsam den Prototyp eines neuartigen Positro-nenemissionstomografen für die Pflanzenforschung zu entwickeln. Die Positronenemissionstomografie, kurz PET, hilft nicht nur in der Medizin, Stoffwechselvorgänge im Organismus sichtbar zu machen. Wissenschaftler im Jülich Plant Phenotyping Centre (JPCC) setzen das bildgebende Verfahren in modifizierter Form dazu ein, um damit den Transport von Kohlenstoff in Pflanzen zu untersuchen. Mit dem neuen PET-Scanner wird auch ein wichtiger Beitrag für das Deutsche Pflanzen Phänotypisierungs-Netzwerk (DPPN) geleistet.

Die Zusammenarbeit mit Philips zielt darauf ab, einen Pflanzen-PET-Scanner unter Verwendung neuartiger Detektoren (sogenannte Digital Photon Counter, kurz DPC) aufzubauen. Das neue Gerät wird über eine deutlich höhere Empfindlichkeit und eine bessere räumliche Auflösung verfügen als das bisherige System und die Auswertung von Transportprozessen bei sehr kurzen Messzeiten ermöglichen. Dazu werden Physiker und Ingenieure des Jülicher Zentralinstituts für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA) die Mechanik und Elektronik des mit von Philips bereitgestellten Komponenten zu bauenden Prototyps gemeinsam mit den Pflanzenforschern des Instituts für Bio- und Geowissenschaften an die Erfordernisse für die Untersuchung von Pflanzen anpassen. Dabei gilt es insbesondere, elektronische Komponenten sowie die zugehörige Firm- und Software für eine schnelle Datenauslese zu entwickeln, um die dynamischen Transportprozesse in Pflanzen und deren Reaktion auf Umweltbedingungen quantitativ zu bestimmen.

Weitere Informationen:

Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA), Systeme der Elektronik (ZEA-2)

Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA), Engineering und Technologie (ZEA-1)

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Pflanzenwissenschaften (IBG-2)

Jülich Plant Phenotyping Centre (JPCC)

Nanomagnete einfacher herstellen und schneller schalten

Nanomagnete sind vielversprechende Kandidaten als Bauteile für sparsamere und leistungsfähigere Computer der Zukunft. Neue Erkenntnisse Jülicher Physiker zeigen, dass sich Speicherbausteine aus solchen Nanomagneten deutlich einfacher herstellen und schneller schalten lassen als bisher gedacht.

Nanomagnete bestehen nur aus einer Handvoll Atome. Mit ihrer Hilfe könnte die Größe der Bits, die Informationen magnetisch kodieren, von derzeit etwa einer Million Atome deutlich verringert werden. Forschergruppen weltweit verfolgen verschiedene Strategien, um Daten sicher in Nanomagnete einzuschreiben und wieder auszulesen. Allen gemeinsam ist die Notwendigkeit, die Nanomagnete dazu auf einer Metalloberfläche zu befestigen. Der Kontakt mit der Oberfläche kann die Eigenschaften der Nanomagnete jedoch negativ beeinflussen.

Physiker des Forschungszentrums Jülich sagen nun vorher, dass der Kontakt zu bestimmten Metallen den Nanomagneten dagegen eine positive Eigenschaft verleihen kann. Die Forscher haben berechnet, dass ferromagnetische Materialien, zu denen etwa Eisen oder Kobalt zählen, die ihnen innewohnende sogenannte Anisotropie auf Nanomagnete aus verschiedensten Materialien übertragen können. Bisher dachte man, Nanomagnete könnten diese Eigenschaft nur dann ausbilden, wenn sie eine geeignete atomare Struktur aufweisen. Anisotropie bewirkt, dass der Magnetismus entlang einer Vorzugsrichtung stabilisiert wird. Damit ist sie eine Grundvoraussetzung, um Nanomagnete zum Speichern von magnetischen Informationen nutzen zu können.

Nach Einschätzung der Jülicher Wissenschaftler lassen sich also Nanomagnete als Informationsspeicher einfacher herstellen, wenn sie auf der Oberfläche von ferromagnetischen Materialien befestigt werden. Ein weiterer Vorteil der auf diese Weise hergestellten Nanomagnete soll sein, dass sie sich elektrisch schalten lassen. Bei den herkömmlichen Nanomagneten ist dazu ein vergleichsweise langsames, von außen angelegtes Magnetfeld nötig.

NanomagnetenJülicher Forscher schlagen vor, Informationsbits zukünftig mithilfe eines neuen Effekts in Nanomagneten zu speichern. So funktioniert es: Die rote Kugel symbolisiert ein nanoskaliges System, z.B. ein Molekül, mit einem magnetischen Moment (rote Pfeile). Durch die Nähe zu einem Ferromagneten (violetter Quader) kann sich eine Barriere bilden (rote Kurve), die einem Umklappen des magnetischen Moments entgegenwirkt.
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Weitere Informationen:

Originalveröffentlichung: Spintronic magnetic anisotropy. M. Misiorny. M. Hell, and M. R. Wegewijs. Nature Physics, published online 6 October 2013; DOI: 10.1038/nphys2766

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Peter Grünberg Institut - Theoretische Nanoelektronik (PGI-2/IAS-3)

Young Investigators Group "Single molecule quantum transport"

DFG Research Unit 912 "Coherence and relation properties of electron spins"

Oberflächenzustände von Halbleiternanodrähten aufgedeckt

Das Verkleinern mikroelektronischer Bauteile ermöglicht regelmäßig technische Innovationen. Vor diesem Hintergrund stehen derzeit Nanodrähte aus Halbleitern im Blickpunkt von Forschung und Entwicklung. Wissenschaftlern aus Jülich, Düsseldorf, Berlin und dem französischen Lille ist es nun gelungen, die Oberflächenstruktur der wichtigen Galliumnitrid-Nanodrähte zu entschlüsseln. Ihre Erkenntnisse schafften es auf den aktuellen Titel der internationalen Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“. Sie lassen sich wahrscheinlich auch auf Nanodrähte aus anderen Halbleitern übertragen und geben Impulse für die Entwicklung miniaturisierter optoelektronischer Bauteile.

Halbleiter-Nanodrähte besitzen interessante optoelektronische Eigenschaften, etwa die Fähigkeit, Licht zu erzeugen, und lassen sich durch kontrollierte Selbstorganisation in immer gleicher Größe und Form herstellen. Energieeffiziente Leuchtdioden (LEDs) und Laser etwa basieren auf optoelektronischen Halbleitermaterialien. Die optoelektronischen Eigenschaften hängen von der elektronischen Struktur des verwendeten Materials ab. Blaues und grünes Licht etwa lässt sich mit Galliumnitrid herstellen, einem der verbreitetsten Halbleitermaterialien in der Optoelektronik.

Die elektronische Struktur von Gallliumnitrid ist eigentlich gut bekannt. Aber: Für Nanodrähte daraus galt das bisher nicht. Denn Nanodrähte besitzen einen Durchmesser von einigen wenigen bis einigen hundert Nanometern und sind bis zu mehreren Mikrometern lang. Ihre Oberfläche ist deshalb im Verhältnis zum Volumen extrem groß. Die elektronische Struktur der Oberfläche wird dadurch wichtiger. Sie kann sich aber deutlich von der bekannten Volumenstruktur unterscheiden.

Das Forscherteam verfolgte deshalb bei seiner Arbeit einen neuen Ansatz: Die Wissenschaftler untersuchten nicht die Nanodrähte selbst, sondern sie spalteten Materialproben so, dass größere Flächen entstanden. Deren Struktur gleicht der von Nanodrähten. Mithilfe von Rastertunnelspektroskopie konnten die Forscher daran die Wahrscheinlichkeit messen, mit der Elektronen bestimmte Energieniveaus einnehmen. Berechnungen des Teams bestätigten schließlich die Messergebnisse.

Galliumnitrid-KristallsDie Grafik veranschaulicht die sogenannte Zustandsdichte an der Oberfläche eines Galliumnitrid-Kristalls (unten) im Vakuum, also die Wahrscheinlichkeit, mit der Elektronen bestimmte Energieniveaus besetzen (rot = hoch, grün = niedrig).
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Weitere Informationen:

Originalveröffentlichung: Hidden surface states at non-polar GaN (1010) facets: Intrinsic pinning of nanowires. L. Lymperakis et al.. Appl. Phys. Lett. 103, 152101 (2013), published online 7 October 2013,
DOI: 10.1063/1.4823723

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Peter Grünberg Institut – Mikrostrukturforschung (PGI-5)

Aktuelle Termine:

Auf Seite http://www.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:

Wissenschaftsnacht der RWTH

8. November, RWTH Aachen
Wissenschaft in ungewöhnlicher Form zu ungewöhnlicher Zeit präsentiert die RWTH Aachen mit ihrer Wissenschaftsnacht "5 vor 12" am Freitag, 8. November, von 19 Uhr an. Wissenschaft für alle Generationen auf unterhaltsame Art verständlich und greifbar zu machen, ist das Ziel des breiten Angebots an spannenden Vorträgen, Filmvorführungen und kabarettistischen sowie musikalischen Beiträgen.

Informationen und Programm

"Artificial Vision" in Aachen

8. bis 11. November, Aachen, Technologiezentrum am Europaplatz
Aktuelle Formen und Entwicklungen der visuellen Prothetik stehen im Zentrum des Symposiums „Artificial Vision“. Mit dabei sind auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Institute of Complex Systems, Bereich zelluläre Biophysik, des Forschungszentrums Jülich. Sie erforschen die Informationsverarbeitung in der Netzhaut des Auges, die als vorgeschobener Gehirnteil nicht nur Sinneszellen, sondern auch ein ausgeklügeltes neuronales Netzwerk enthält.

Informationen und Programm

Mediathek

Prof. Ulf-G. Meißner im Porträt

Das Forschungszentrum Jülich setzt seine Reihe „Nahaufnahme Wissenschaft“ fort. In dem neuen Beitrag, der jetzt in der Mediathek zu finden ist, stellt Prof. Ulf-G. Meißner vom Institut für Kernphysik seine Arbeit vor. Der Wissenschaftler untersucht, wie die Struktur von lebenswichtigen Elementen zustande kommt, und geht damit der elementaren Frage nach, wie zufällig die Entstehung von Leben auf der Erde ist.

Der Beitrag in der Mediathek

"Forschen in Jülich" als App

Die Jülicher Alzheimerforschung steht im Zentrum der aktuellen Ausgabe des Magazins „Forschen in Jülich", die jetzt auch als App erschienen ist. Hinweise verdichten sich, dass nicht Ablagerungen im Gehirn, sondern keine lösliche Aggregate des Amyloid-beta-Peptids Nervenzellen und Synapsen zerstören.

Das Jülicher Magazin gibt es als App für Android und für Apple: Dort ist es über den Zeitungskiosk erhältlich. Als PDF ist das Magazin auf der Website des Forschungszentrums aufrufbar.

App und PDF

Pressekontakt:

Erhard Zeiss
Tel. 02461 61-1841
E-Mail: e.zeiss@fz-juelich.de


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