Hochleistungswerkstoffe mit verbesserten bzw. neuartigen Eigenschaften sind Voraussetzung für eine Vielzahl von technischen Innovationen. Darüber hinaus sind sie unverzichtbar, um den steigenden Bedarf einer wachsenden Weltbevölkerung in den Bereichen Energie, Umwelt und Gesundheit zu decken. Die Nanotechnologie gilt als einer der vielversprechendsten Ansätze für die Entwicklung neuartiger Werkstoffe und Fertigungsverfahren.

Als führende Schweizer Forschungseinrichtung im Bereich nanostrukturierte Materialien, Grenzflächen und Beschichtungen möchte die Empa die anwendungsorientierte Nutzung von nanoskaligen Effekten weiter vorantreiben. Auf einem wissenschaftlichen Gebiet, das an der Schnittstelle von Physik, Chemie und Biologie angesiedelt ist, können wir uns an der Empa auf ein breites Spektrum interdisziplinären Knowhows stützen.

Zwölf Jahre Vorarbeit tragen nun Früchte – Forschende der Empa haben besondere Materialien aus Kohlenstoff mit ganz erstaunlichen, bislang unerreichten elektronischen und magnetischen Eigenschaften entwickelt, aus denen etwa Quantencomputer gebaut werden könnten. Ein Förderbeitrag der Werner Siemens-Stiftung in Millionenhöhe für die nächsten zehn Jahre ermöglicht bei diesem visionären Projekt nun einen ungewöhnlich langen Forschungshorizont, der die Aussichten auf Erfolg erheblich erhöht.
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Skyrmionen sind magnetische Objekte, von denen sich Forscher weltweit versprechen, mit ihnen die neuen Informationseinheiten für die Datenspeicher und Computerarchitektur der Zukunft gefunden zu haben. Bevor sie in technischen Anwendungen zu finden sein werden, gilt es jedoch, noch einige Hürden zu überwinden. Einem Forscherteam der Empa gelang es nun erstmals, ein komplexes Multilagenschichtsystem herzustellen, in dem zwei verschiedene Skyrmionen – die künftigen Bits für "0" und "1" – bei Raumtemperatur existieren können.
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Was zunächst wie eine simple Klarsichtfolie aussieht, verbirgt in sich ein ganz neues Mass an Sicherheit. Denn auf das transparente Trägermaterial sind unsichtbare Schaltflächen gedruckt, deren Position nur Eingeweihten bekannt ist. Derartige Schaltungen können beispielsweise als Zugangscode mit einem Türschloss verbunden werden. Werden die Schaltflächen auf der Polymerfolie mit dem Finger in einer festgelegten Sequenz berührt, lässt sich das Türschloss öffnen.
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Graphen gilt als eines der interessantesten und vielseitigsten Materialien der Gegenwart. Die Anwendungsmöglichkeiten begeistern sowohl Forschung als auch Industrie. Aber sind Produkte, die Graphen enthalten, auch sicher für Mensch und Umwelt? Eine umfassende Analyse, entstanden im Rahmen des europäischen Graphen-Flagship-Projekts mit Beteiligung von Empa-Forschenden, ging dieser Frage nach.
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Ein Forschungsteam der Empa und der EPFL hat einen molekularen Motor entwickelt, der aus gerade einmal 16 Atomen besteht und sich zuverlässig in eine Richtung dreht. Er könnte die Energiegewinnung auf atomarer Ebene möglich machen. Das Besondere daran: Der Nano-Motor bewegt sich exakt an der Grenze zwischen klassischer Bewegung und dem «Quantentunneln» – und hat den Forschenden im Quantenbereich rätselhafte Phänomene aufgezeigt.
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