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Zuweilen nennt man ihn den bösen Zwilling der Klimaerwärmung: die Versauerung der Ozeane. Denn der steigende CO2-Gehalt der Atmosphäre hat nicht nur Auswirkungen auf das Klima, sondern auch auf die Chemie der Ozeane. Diese „Versauerung der Ozeane zu minimieren und zu bekämpfen“ gehört zu den Nachhaltigkeitszielen der von den Vereinten Nationen formulierten Agenda 2030. Ozeanografen versuchen daher, den pH-Wert – ein Maß, ob eine Flüssigkeit eher basisch, neutral oder sauer ist – möglichst flächendeckend zu messen. Doch Messungen im Ozean sind eine Herausforderung: Da sind nicht nur die enorme Ausdehnung der Wassermassen und schwierige Wetterbedingungen – anders als im Labor schwanken auch Temperatur und Salzgehalt. Das macht Messungen komplizierter. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und Partnerinstitute wollten helfen und haben im Rahmen eines dreijährigen internationalen Projekts die Voraussetzung für verlässliche und...

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Schätzung der Radon-Aktivitätskonzentration in Wohnungen

Wessen Wohnhaus auf granithaltigem Untergrund steht, könnte schon mal davon gehört haben: Das Edelgas Radon sorgt bei uns für den höchsten Beitrag durch natürliche Strahlenexposition. Warum seine verlässliche Messung wichtig ist und wie die Herausforderung des Strahlenschutzes, der „Feind“ Radon, auch zum Freund und Helfer wurde, darüber informiert die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) anlässlich des Weltmetrologietages, auch Tag des Messens genannt. Dieser Tag wird jährlich am 20. Mai gefeiert und jetzt erstmals von der UNECSO, der Kultur- und Wissenschaftsorganisation der UN, mitgetragen. Er steht in diesem Jahr unter dem Motto „Nachhaltigkeit“. Das Thema Radonmessungen tangiert gleich 2 der 17 Nachhaltigkeitsziele der UN: nachhaltigen Lebensstil zu fördern (Ziel 17, wo Radon ein Feind ist), und den Klimawandel zu stoppen (Ziel 13, wo Radon als Freund dienen kann).

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IMEKO

Der bevorstehende Weltkongress der IMEKO (vom 26. bis 29. August 2024 in Hamburg) lädt die metrologische Welt zum wissenschaftlichen Austausch ein. Im Fokus stehen u. a. die Themen Digitalisierung, metrologische Rückführung und Quantentechnologie. Noch sind Anmeldungen, um am Kongress teilzunehmen, möglich. Anmeldeschluss ist der 25. Juli 2024 (Frühbucherrabatt bis 15. Juni 2024).
Für Aussteller: Weitere Ausstellungsflächen sind verfügbar unter Opens external link in new windowhttps://www.imeko2024.org/information-for-exhibitors

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Am 1. Februar ist das europäische Metrologienetzwerk (EMN) für „Clean Energy“ gegründet worden. Unter dem Dach von EURAMET arbeiten hier Metrologie-Organisationen aus ganz Europa auf dem Gebiet der Messtechnik rund um die Erzeugung und Speicherung von Energie aus Wind und Sonne zusammen. Im Zuge des Green Deal der EU-Kommission müssen die Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 % reduziert werden. Das erfordert den massiven Ausbau der erneuerbaren Energien. Die Messtechnik spielt dabei eine wichtige Rolle. (Ansprechpartner: Fabian Plag, 0531 592-2006, Opens local program for sending emailfabian.plag(at)ptb.de)

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Aufbau der Flip-Chip-Kapselung eines graphenbasierten elektrischen Quantenwiderstandsnormals

Graphen in Monolagen ist Gegenstand intensiver Forschung für Anwendungen in neuartigen elektronischen Schaltkreisen. So sollen graphen-basierte Quantenwiderstandsnormale zukünftig zur Rückführung des elektrischen Widerstandes auf Naturkonstanten mittels des Quanten-Hall-Eeffektes verwendet werden. Mithilfe der Flip-Chip-Technologie können die in der PTB hergestellten graphen-basierten Quantenwiderstandsnormale versiegelt werden, um ihre Eigenschaften auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen und über lange Zeiträume konstant zu halten. Zusätzlich kann ein geringer, definierter Abstand zwischen Quantenwiderstand und Elektrode realisiert werden, was operativ große Vorteile gegenüber den bisherigen Stabilisierungsverfahren bieten kann. (Technologieangebot 560)

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Prinzipskizze des Ionenfallen-Chips mit photonisch integrierter Leitung

Für den Fortschritt von Quantencomputern auf Basis von Ionenfallen ist Skalierbarkeit erforderlich: Immer mehr Qubits, immer mehr Ionen müssen miteinander interagieren. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist die Integration photonischer Bauelemente in den Fallenchip. Die neue PTB-Technologie basiert auf integrierten Optiken, die das Konzept der optischen Weglängenstabilisierung des Laserlichts zwischen einem Laser und dem Chip realisieren. So kann das Signal höchster Qualität praktisch störungsfrei vom Laser bis zum Chip gesendet werden. (Technologieangebot 559)

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PTB-Wissenschaftlerin Amani Remmo belädt Zellen mit magnetischen Nanopartikeln in einem speziellen Kulturmedium (rosa Flüssigkeit). Der Erfolg der Prozedur wird mittels optischer Verfahren (Mikroskopiebild einer Zelle mit blau angefärbten Nanopartikeln im Hintergrund) sowie magnetischer Verfahren bestimmt.

Die Zelltherapie gewinnt in der personalisierten Medizin, insbesondere bei der Behandlung chronischer Krankheiten, an Bedeutung. Die PTB trägt in einem Forschungsprojekt dazu bei, ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, das Magnetic Particle Imaging, zur Echtzeit-Überwachung magnetisch markierter Zellen zu etablieren. In einer ersten Machbarkeitsstudie konnten die markierten Zellen lokalisiert, quantifiziert und ihre Viabilität nicht-invasiv überwacht werden. Damit könnte das neue Bildgebungsverfahren in der präklinischen Forschung zu zellbasierten Therapien zur Anwendung kommen.

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Geometrie einer kommerziellen Tastspitze, kalibriert unter Verwendung des entwickelten Bottom-up-Ansatzes

Längenmessungen auf der Nanoskala können über den Gitterabstand von Silizium auf die SI-Einheit Meter rückgeführt werden. Dieses in einer sogenannten Mise en pratique beschriebene Vorgehen wurde durch einen neuartigen Bottom-up-Ansatz auf Messungen größerer Dimensionen erweitert.

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Probenkammer für das dynamische Verfahren zur Emissionsgradmessung. In der Bildmitte die scheibenförmige, induktiv beheizte Probe (hell leuchtend), nicht sichtbar der Laserstrahl von unten und das Strahlungsthermometer oben. Die Kammerwand hat  eine geschwärzte Riffelung zur Streulichtunterdrückung.

Bei Hochtemperaturanwendungen z. B. in der Raumfahrt, bei der additiven Fertigung oder der Energieerzeugung werden Prozesssicherheit und Kosten entscheidend von den thermophysikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien beeinflusst. Eine Schlüsselrolle spielen dabei optische Eigenschaften wie der spektrale Emissionsgrad: Im Hochtemperaturbereich erfolgt der Wärmetransport weitgehend über Strahlung, und die Temperatur wird strahlungsthermometrisch gemessen. Die PTB hat Messmöglichkeiten für den spektralen Emissionsgrad für Oberflächentemperaturen bis 2500 °C weiterentwickelt.

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PTB-Wissenschaftler Johannes Tiedau mit dem Laseraufbau und Vakuumsystem für die Untersuchung des Thorium-229-Kerns. Teilbild oben links: Thorium-dotierter Kalziumfluorid-Kristall von der TU Wien

Die Anregung von Elektronen in Atomen und Molekülen mit Lasern ist eine allgegenwärtige und vielseitige Methode in der Forschung und Messtechnik. Laseranregungen im Atomkern waren bisher nicht möglich, weil dafür um Größenordnungen höhere Energie benötigt wird. Die Ausnahme ist der Thorium- 229-Kern, in dem nach jahrzehntelanger Suche in einer Kooperation von PTB und TU Wien ein Übergang gezielt angeregt werden konnte.

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