In Kürze
Neues aus den Empa Labors
«Save the Date»: Tag der offenen Tür an der Empa in Dübendorf
Am Samstag, 14. September 2024, lädt die Empa in Dübendorf zum Tag der offenen Tür ein. Besucherinnen und Besucher können den neuen Campus der Empa und Eawag, «co-operate», kennenlernen und in die Forschungswelt der Empa eintauchen. Es gibt zahlreiche Posten, Demonstratoren und Vorträge für Gross und Klein zu den Themenschwerpunkten «Klimawandel», «Energiewende», «Schwindende Ressourcen», «Faszinierende Materialien» und «Gesundes Leben, gesunde Umwelt». Ausserdem erhalten die Besuchenden Einblick in die Demonstratoren «ehub», «move», NEST, «WaterHub» sowie in die Lehrberufe der Empa. Interessiert? Mehr zur Veranstaltung erfahren Sie online sowie in der nächsten Ausgabe des Empa Quarterly.
Mehr Informationen: openday (empa.ch)
Rückenschmerzen dynamisch verstehen
Erkrankungen des Bewegungsapparates sind die zweithäufigste Ursache für Behinderung weltweit. Um sie rechtzeitig und effektiv zu behandeln, müssen wir das Zusammenspiel aus komplexen biochemischen Prozessen und der Biomechanik des Körpers besser verstehen. Denn die Schmerzen treten häufig erst auf, wenn Patientinnen und Patienten in Bewegung sind – und trotzdem geschieht die Diagnose überwiegend mittels statischer Bildaufnahmen. Ein Empa-Team will dies in einem neu gestarteten zweijährigen Projekt ändern. Beteiligt sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem «Mechanical Systems Engineering» Labor, dem Zentrum für Röntgenanalytik und von der «Scientific IT» sowie klinische Partner am Inselspital Bern. Ziel ist es, die Diagnose einer schmerzhaften degenerativen Erkrankung der Wirbelsäule, der lumbalen spinalen Stenose, durch eine Kombination aus Biomarkern, bewegten Röntgenbildern sowie 3D-Bildgebung von Muskeln und Bändern zu verbessern. Ausserdem wollen die Forschenden eine sichere Plattform für das Management klinischer Daten entwickeln.
Mehr Informationen: https://www.empa.ch/web/s604/dynamic-imaging-center
Das Bildungslabor wächst
Mit Unterstützung der IT-Bildungsoffensive erweitert das Bildungslabor Smartfeld sein Angebot. Neu können Schülerinnen und Schüler aus den Regionen Werdenberg-Sarganserland und Zürichsee-Linth MINT-Workshops vor Ort in Buchs und Rapperswil-Jona besuchen, zusätzlich zum Standort im Switzerland Innovation Park OST in St. Gallen. Die interdisziplinäre Bildungsinitiative wurde im Jahr 2018 unter anderem von der Empa mitinitiiert. Empa-Forschende entwickeln MINT-Demonstratoren für Smartfeld, die anschliessend gemeinsam mit den Lernenden an der Empa hergestellt werden. 2023 zog Smartfeld über 4000 Schülerinnen und Schüler sowie mehr als 300 Lehrpersonen für Workshops und Kurse an.
Mehr Informationen: Home | Smartfeld | Technologie + Kreativität
Fahrzeugreifen als Quelle von Mikroplastik
Wer im Auto eine Vollbremsung hinlegt, hinterlässt eine schwarze Spur auf der Fahrbahn. Dieser Reifenabrieb entsteht aber nicht nur bei extremen Manövern, sondern auch während jeder «normalen» Fahrt; selbst bei konstanter Geschwindigkeit reiben sich die Reifen an der Fahrbahn ab. Das Reifenmaterial, das dabei in die Umwelt gelangt, macht einen Grossteil des freigesetzten Mikroplastiks aus. Forschende der Empa und der Firma wst21 haben in einem vor kurzem veröffentlichten Grundlagenbericht zur Beantwortung eines Postulats die Ergebnisse verschiedener Untersuchungen zusammengefasst und Ansätze vorgestellt, wie sich dieser Abrieb vermindern lässt.
Mehr Informationen: https://www.empa.ch/web/s604/mikroplastik-reifen-abrieb
STEP2: Baustart für neue NEST-Unit
Am Forschungs- und Innovationsgebäude NEST wird wieder gebaut. Die neue Unit nennt sich STEP2. Dafür haben Partner aus verschiedenen Disziplinen über drei Jahre Innovationen mit hohem Marktpotenzial entwickelt, die nun erstmals in einem realen Bauprojekt zur Anwendung kommen, etwa eine neuartige Rippen-Filigrandecke, eine digital gefertigte Betontreppe oder ein innovatives Fassadensystem. Fertiggestellt wird STEP2 voraussichtlich im Frühjahr 2024.
Bewegte Röntgenbilder: «Dynamic Imaging Center» in Bern eröffnet
Anfang November wurde am sitem-insel, dem Schweizerischen Institut für Translationale Medizin und Unternehmertum, das «Dynamic Imaging Center» (DIC) eröffnet. Es wird als erstes massgeschneidertes Labor seiner Art in Europa in klinischer Umgebung betrieben. Hier können Röntgenaufnahmen von einem sich bewegenden Menschen gleichzeitig aus zwei verschiedenen Richtungen erstellt werden. Das ist europaweit einzigartig und ein Meilenstein in der Untersuchung von Erkrankungen des Bewegungsapparates. Das Zentrum ist eine Zusammenarbeit von sitem-insel, des Inselspitals, Universitätsspital Bern, und der Empa.
«Bright Minds»: Helle Köpfe an der Empa: Spezialausgabe «Mining the Atmosphere»
Zukünftig soll überschüssiges, vom Menschen verursachtes CO2 aus der Atmosphäre eingefangen und in wertbringende Werkstoffe wie Baumaterialien oder Polymere umgewandelt werden. Das ist das Ziel der neuen Forschungsinitiative: «Mining the Atmosphere» der Empa. Eine Spezialausgabe von «Bright Minds: Starke Ideen. Smarte Materialien.» widmet sich dieser ambitionierten Vision – vom CO2-Einfangen bis hin zur Umwandlung von Kohlenstoff in innovative Materialien. Den Auftakt machen Nathalie Casas, Leiterin des Departements «Energie, Mobilität und Umwelt» gemeinsam mit Peter Richner, Leiter des Departments «Ingenieurwissenschaften». In der ersten Folge beleuchten die beiden das Potential dieser vielversprechenden Vision, aber auch die Hürden und Knackpunkte.
Mehr Informationen: Empa - Communication - Bright Minds
Treibhausgase weltweit überwachen
Um den Klimawandel besser zu verstehen, müssen wir die Konzentration und die Verteilung von Treibhausgasen in der Atmosphäre so genau wie möglich kennen. «Global Greenhouse Gas Watch» (GGGW) ist eine Initiative der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) für den Aufbau einer weltweiten Infrastruktur zur Messung und Überwachung von Treibhausgasen. Empa-Forschende aus dem Labor «Luftfremdstoffe / Umwelttechnik» sind daran massgeblich beteiligt. Zentral ist dabei das «Global Atmosphere Watch»-Programm der WMO. In diesem betreibt die Empa ein Weltkalibrationszentrum für die gasförmigen Komponenten. Die Empa führt unter anderem Audits durch und bietet Ausbildung und Unterstützung für Messstationen auf der ganzen Welt. Sie stellt damit sicher, dass alle Partner verlässliche und vergleichbare Daten liefern, und sie fördert den internationalen Wissensaustausch im Bereich der Atmosphärenforschung.
Aus Vision wird Innovation
Im BASF-Podcast «Schweizer Macher» spricht die Empa-Direktorin Tanja Zimmermann über ihre Vision für die Empa als «Leuchtturm für neue Materialien und Technologien» und über zündende Ideen für eine nachhaltige Zukunft. Ausserdem verrät sie, wie Innovation an der Empa gelebt wird, wie viel Diversität dazu beiträgt und was wir aus «Science Fiction» lernen können. Die Folge ist auf Spotify, Apple Podcasts und im Web zu hören.
Neuer Leiter des «Urban Energy Systems»-Labors
Ab Oktober wird Georgios Mavromatidis die Leitung des Empa-Labors «Urban Energy Systems» übernehmen. Er übernimmt die Nachfolge von Kristina Orehounig, die als Professorin für Bauphysik und Bauökologie an die Technische Universität Wien berufen wurde. Mavromatidis, der derzeit «Senior Researcher» an der ETH Zürich ist, war bereits als Postdoc am «Urban Energy Systems»-Labor, wo sich seine Forschung um Multi-Energie-Systeme und Energieeffizienz in Gebäuden drehte. Er hat einen Doktortitel in Energiesystemmodellierung von der ETH Zürich, einen MSc in «Sustainable Energy Futures» vom «Imperial College» in London und ein Diplom in Maschinenbau von der Aristoteles-Universität Thessaloniki.
«Bright Minds»: Den Batteriemarkt revolutionieren
Sicherere und langlebigere Lithium-Ionen-Akkus, die sich zudem wesentlich umweltfreundlicher herstellen lassen, sollen bald den Batteriemarkt revolutionieren. Solche bahnbrechenden Lösungen für die drängenden gesellschaftlichen Herausforderungen zu entwickeln, ist nicht einfach. Empa-Forschende stellen sich dieser Aufgabe – und dies äusserst erfolgreich. Die neue Videoserie «Bright Minds: Starke Ideen. Smarte Materialien» gibt Einblicke in die persönliche Reise unserer Forschenden – von der Entdeckung bis hin zur Umsetzung in praktische Anwendungen. In der aktuellen Episode beleuchtet Empa-Forscher und Spin-off-Co-Gründer Abdessalem Aribia die Herausforderungen und Höhenflüge bei der Entwicklung dieser vielversprechenden Batterietechnologie.
Lichtsignal für bessere Luft
Das «Wuerfeli» macht Luftqualität sichtbar. Der kleine Sensor misst die CO2-Konzentration in der Raumluft und zeigt durch seine Farbe an, wann es Zeit zum Lüften ist. Ausserdem misst die kleine Pyramide Parameter wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Entwickelt wurde der Sensor mit Beteiligung der Empa im Rahmen einer gross angelegte Studie zur Luftqualität in Schulzimmern. Das Resultat ist ein effektives und geprüftes Luftmessgerät, hergestellt in der Schweiz. Das im Technopark Graubünden ansässige Start-up QE GmbH produziert das «Wuerfeli», das inzwischen online erhältlich ist.
Neue Departementsleitung: Nathalie Casas übernimmt von Brigitte Buchmann
Die Direktion der Empa hat Nathalie Casas zur Nachfolgerin von Brigitte Buchmann ernannt. Die Chemie- und Bioingenieurin sowie Expertin für CO2-Abscheidung wird am 1. Oktober 2023 die Leitung des Departments «Energie, Mobilität und Umwelt» von Brigitte Buchmann übernehmen, die im Juli in den Ruhestand tritt. Nebst ihrer akademischen Karriere mit zukunftsweisender Forschung bringt Nathalie Casas eine breite Palette an Erfahrung aus den Bereichen Start-ups und Industrie sowie staatliche Innovationsförderung mit. Zuletzt war Casas beim ETH-Spin-off und Cleantech-Unternehmen «Climeworks» als Leiterin der Abteilung «Forschung und Entwicklung» tätig und Mitglied im Innovationsrat der Innosuisse.
Ein Kunstwerk für den Campus
Der neue Forschungscampus «co-operate» der Empa und der Eawag naht der Fertigstellung. Zur Eröffnung im kommenden Jahr soll ein neues Kunstwerk dem Campus ein «Gesicht» geben. Der aus Lausanne stammende Künstler Julian Charrière gewann den Kunst-und-Bau-Wettbewerb mit seiner Skulpturengruppe «Not to Get Lost». Die Komposition aus Findlingen unterschiedlicher Grösse und Steinkeilen überzeugte die Jury auch deshalb, da sie eine Gemeinsamkeit von Kunst und Wissenschaft ausdrü der Materie trägt dieses Kulturerbe weiter und in neue Dimensionen.
Jahresbericht 2022 erschienen
2022 war ein Jahr mit vielen Veränderungen, in der Welt, in der Schweiz und an der Empa. Im Jahresbericht blicken wir auf unsere Forschung und unsere Kooperationen zurück und legen den Kurs für die Zukunft fest. Tauchen Sie ein in die spannende Welt der Forschung und Innovation und erleben Sie das breite Spektrum der Materialwissenschaften und Technologieentwicklung an der Empa.
Mehr Informationen: www.empa.ch/web/s604/empa-jahresbericht-2022
Yaroslav Romanyuk übernimmt Abteilungsleitung
Yaroslav Romanyuk übernimmt am 1. Juli die Leitung der Empa-Abteilung «Dünnfilme und Photovoltaik» von Ayodhya Tiwari, der nach mehr als 14 Jahren als Abteilungsleiter in Pension geht. Romanyuk ist seit 2008 an der Empa tätig und war bereits seit 2012 Gruppenleiter in der Abteilung, deren Leitung er nun übernimmt. Neben seiner Arbeit an der Empa ist er an der ETH Zürich, der EPFL und an der Universität Zürich als Dozent tätig. Nach seinem Masterabschluss an der «Volyn State University» in der Ukraine promovierte Romanyuk an der EPFL und war als Postdoc an der «University of California» in Berkeley.
More information: Empa - Thin Films and Photovoltaics - Research
«Bright Minds»: Helle Köpfe an der Empa
Bahnbrechende Lösungen für die drängenden gesellschaftlichen Herausforderungen zu entwickeln, ist nicht einfach. Empa-Forschende stellen sich dieser Aufgabe – und dies äusserst erfolgreich. Daher möchten wir künftig vermehrt die Gesichter hinter den neuartigen Materialien und Technologien, die an der Empa entwickelt werden, ins Rampenlicht zu rücken: Die neue Videoserie «Bright Minds: Starke Ideen. Smarte Materialien» gibt Einblicke in die persönliche Reise unserer Forschenden – von der Entdeckung bis hin zur Umsetzung in praktische Anwendungen. Die Videos beleuchten zudem, wie interdisziplinäre Teamarbeit an der Empa Innovationen hervorbringt. «Bright Minds» startet im Mai 2023 mit Mirko Kovac und Evgeniia Gilshtein zum Thema «Sustainability Robotics.
Mehr Infos auf www.empa.ch/bright-minds
Computerkomponenten nach dem Vorbild von Gehirnzellen
Forschende der Empa, der ETH Zürich und des «Politecnico di Milano» entwickeln ein neuartiges Computerbauteil, das leistungsfähiger und einfacher in der Herstellung ist als seine Vorgänger. Das Besondere daran: Es soll nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns grosse Datenmengen schnell und energieeffizient verarbeiten. Dieser sogenannte Memristor basiert auf Halogenid-Perowskit-Nanokristallen, einem Halbleitermaterial, das aus der Herstellung von Solarzellen bekannt ist. Die Forschenden stellten die Dünnschicht-Memristoren im «Thin Films and Photovoltaics Laboratory» her und untersuchten deren physikalischen Eigenschaften im «Transport at Nanoscale Interfaces Laboratory» der Empa. Basierend auf den Messresultaten simulierten sie daraufhin erfolgreich eine komplexe Rechenaufgabe, die einem Lernprozess im visuellen Cortex des Gehirns entspricht.
Mehr Informationen: www.empa.ch/web/s207
Ein Kinderbuch für eine nachhaltige Zukunft
Klimakrise, Verlust der Biodiversität, wachsende Müllberge, schwindende Ressourcen: Unser gemeinsames Zuhause steckt in einer Krise. Die Forschung sagt uns, was wir für den Aufbau einer nachhaltigen Gesellschaft tun müssen: den Ressourcenverbrauch begrenzen, Materialien in der Technosphäre zirkulieren lassen und nachhaltige Stoffkreisläufe mit erneuerbarer Energie versorgen. Die Bedingungen, Wege und Möglichkeiten sind jedoch nicht sehr greifbar. Um das zu ändern, suchten sich Forschende der Empa ganz besondere Kollaborationspartner: Schulkinder. Begleitet von der Pädagogischen Hochschule St. Gallen (PHSG) wollen sie gemeinsam mit Primarschülerinnen und -schülern Visionen für eine nachhaltige Zukunft entwickeln und in einem illustrierten Kinderbuch festhalten. Der Schweizerische Nationalfonds (SNF) unterstützt das Projekt im Rahmen seines Agora-Programms zusammen mit dem Haushaltsgerätehersteller V-Zug und dem Wirtschaftsverband SWICO.
Mehr Informationen: www.empa.ch/web/s506
Neue Technologie revolutioniert Analyse von altem Eis
Das Projekt «Beyond EPICA – Oldest Ice», ein europäisches Konsortium, an dem auch die Universität Bern beteiligt ist, will 1.5 Millionen Jahre altes Eis aus der Antarktis analysieren, um Daten über Klimageschichte der Erde zu gewinnen. Solche Eiskerne sind ein wichtiges Klimaarchiv. Sie enthalten Luftbläschen, in denen die Treibhausgaskonzentrationen der Vergangenheit direkt messbar ist. Diese Messung ist allerdings nicht trivial: In nur einem Meter Eiskern sind 15'000 bis 20’000 Jahre Klimageschichte komprimiert. Gemeinsam mit der Universität Bern haben Empa-Forschende eine neue Methode entwickelt, um solch altes Eis präzise zu analysieren. Das Team um Lukas Emmenegger, Leiter der Empa-Abteilung «Luftfremdstoffe/Umwelttechnik», hat dazu ein neues Laserspektrometer entwickelt, das Treibhausgase an einer Probe von lediglich 1.5 Milliliter Luft messen kann.
Mehr Informationen: www.empa.ch/web/s503
Startschuss für die Reise zu CO2-negativem Zement
Die Zementindustrie emittiert grosse Mengen von klimaschädlichem Kohlendioxid – doch alternative Bindemittel auf der Basis von Magnesiumcarbonat könnten CO2 sogar binden. Beton als Kohlenstoffsenke? Ein Hoffnungsträger sind Zemente, die nicht auf Kalkstein alias Calciumcarbonat (CaCO3) basieren, sondern auf Magnesiumsilikaten. Ein Forschungsprojekt der Empa-Forscherin Barbara Lothenbach, die kürzlich dafür einen der ersten «Advanced Grants» des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) erhielt, soll ab dem kommenden Jahr Grundlagen dazu schaffen. Denn anders als herkömmliche Zemente, deren Erhärtung bis in winzigste Details erforscht sind, werfen diese Werkstoffe noch viele Fragen auf. In sieben Schwerpunkten werden die Empa-Fachleuten mit Partnern der finnischen Universität Oulu deshalb erkunden, was sich auf molekularer Ebene abspielt. Wie erhärten solche Zement bei welchen Rezepturen? Wie wirken sich Temperatur, pH-Wert und andere Faktoren wie Reaktionsbeschleuniger aus? Bleibt das Volumen eines «Magnesium-Betons» auf lange Sicht stabil? Und wie widerstandsfähig ist er? Am Ende sollen die Erkenntnisse aus Laborversuchen und thermodynamischen Modellierungen in einen «digitalen Zwilling» von Magnesiumcarbonat-Zement einfliessen – eine Simulation der Vorgänge beim Härten und die Grundlage, so hoffen die Empa-Fachleute, für Rezepturen von robusten Betonen, die möglichst viel CO2 binden.
Informationen: https://www.empa.ch/web/s308
Erfolgreiche Finanzierungsrunde für Empa-Spin-off
Das Unternehmen Nahtlos, ein Spin-off der Empa, hat in einer ersten Finanzierungsrunde eine Million Franken von einem Netzwerk von «Business Angels» aus der Schweiz und Liechtenstein sowie von der Startfeld-Stiftung erhalten. Damit soll der Markteintritt einer innovativen textil-basierten Elektrode für medizinische Anwendungen vorangetrieben werden. In den vergangenen zwei Jahren hatte die Firma solche Bauteile entwickelt, unter anderem zur Aufzeichnung der Herzaktivität durch Elektrokardiogramme – zum Beispiel, um Vorhofflimmern detektieren zu können. Textil-basierte Elektroden ermöglichen eine sanfte und hautschonende Anwendung, auch wenn die Elektroden über mehrere Tage oder sogar Wochen getragen werden müssen. Sie sind damit eine echte Alternative zur Gel-Elektrode, die vor 60 Jahren entwickelt wurde und noch heute als Standard für medizinische Anwendungen gilt.
Informationen: https://www.nahtlos.com/
Wasser-aktivierte Papierbatterie unter weltbesten Erfindungen
Das Team um Gustav Nyström vom «Cellulose & Wood Materials Laboratory» der Empa hat es auf die Liste der 200 bedeutendsten Erfindungen des US-Magazins «Time» geschafft – mit ihrer biologisch abbaubaren Einweg-Batterie, deren Funktion durch Zugabe von Wasser ausgelöst wird. Die Auszeichnung verlieh die Jury dem Team in der Kategorie «Experimental»; dabei bewertet die Jury die Erfindungen nach Originalität, Kreativität, Effizienz, Auswirkung und weiteren Kriterien. Die Batterie, die von Empa-Forscher Gustav Nyström und seinem Team entwickelt wurde, besteht aus mindestens einer, rund einen Quadratzentimeter grossen elektrochemischen Zelle. Das Besondere daran: Dadurch, dass sowohl Papier als auch Zink und die anderen Komponenten biologisch abbaubar sind, könnten sich die Umweltauswirkungen von Wegwerf-Elektronik mit geringem Stromverbrauch deutlich minimieren lassen – ein wichtiger Schritt in Richtung «grüner» Elektronik.
Informationen: https://www.empa.ch/web/s302
