Logo PTB
Gateway for school

School/University

News

Bereits jetzt sind große europäische Forschungszentren über ein Glasfaser-Netzwerk verbunden, in das hochgenaue Atomuhren Laserlicht einspeisen. (Abb.: Stefan Schröder/Uni Bonn)

Ein Konsortium aus europäischen nationalen Metrologieinstituten, der Universität Bonn und hochspezialisierten Firmen soll unter dem Namen „Clock Optical Network Services – Design Study“ (CLONETS-DS) ab dem 1. Oktober eine Designstudie für ein zukünftiges Netzwerk zur Verteilung hochgenauer optischer Frequenzen und Zeitsignale entwickeln. So sollen der Wissenschaft künftig über eine gemeinsame europäische Forschungsinfrastruktur ultrapräzise Zeitund Frequenzinformationen bereitgestellt werden. Die Europäische Union fördert das Vorhaben in den nächsten zwei Jahren mit rund drei Millionen Euro. (Ansprechpartner: Harald Schnatz, (0531) 592-4300, Opens window for sending emailharald.schnatz(at)ptb.de)

[ more ]

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) verlängert die Förderung des Sonderforschungsbereichs „Designte Quantenzustände der Materie (DQ-mat) – Herstellung, Manipulation und Detektion für metrologische Anwendungen und Tests fundamentaler Physik“ der Leibniz Universität Hannover und der PTB für weitere vier Jahre mit rund 9,2 Millionen Euro. In dem Sonderforschungsbereich geht es um die Entwicklung quantenphysikalischer Konzepte für metrologische Anwendungen und für die Klärung fundamentaler Fragestellungen der Physik. (Ansprechpartner: Piet Schmidt, (0531) 592-4700, Opens window for sending emailpiet.schmidt(at)quantummetrology.de)

[ more ]
Schematische Darstellung der Molekül-basierten Einzelphotonenquelle für Anwendungen in der Quantenradiometrie, z. B. für die Kalibrierung eines Einzelphotonendetektors (1, SPAD) über einen Referenz-Detektor (2, analog). Der Wert von g<sup>(2)</sup>(0) = 0,08 bedeutet eine sehr niedrige Wahrscheinlichkeit, dass zwei Photonen gleichzeitig emittiert werden. DBT: Dibenzoterrylen.

 

Einzelphotonenquellen sind sogenannte nicht-klassische Lichtquellen. Anders als Laser oder Glühlampen senden sie das Licht nur als einzelne Quanten (Photonen) aus. Anwendungen dafür finden sich in vielen Bereichen der Quantentechnologie, z. B. in der Quanten-basierten Bildgebung, im Quantencomputing, in der Quantenschlüsselverteilung und in quantenverstärkten optischen Messungen. Außerdem sind sie ideal für bestimmte Bereiche der Radiometrie. Für diese Anwendungen wurde jetzt eine Quelle mit besonders hohem und spektral reinem Photonenfluss entwickelt.

 

[ more ]
Berkovich-Spitze auf einem Silizium-AFM-Cantilever (großes Bild) zusammen mit den Idealabmessungen einer Berkovich-Spitze (oben links) und einer Seitenansicht der gefertigten Spitze (oben rechts). Der Öffnungswinkel beträgt (143 ± 0,5)<sup>o</sup>, was gut mit der Spitzendefinition der ISO-Norm übereinstimmt. Die effektive Spitzenhöhe <em>h</m> beträgt ca. 1&nbsp;μm und ist damit ausreichend für oberflächennahe, mechanische Messungen, z. B. zur Bestimmung des eindringtiefenabhängigen elektromechanischen Verhaltens nanoskaliger Halbleitermaterialien.

 

Der neuartige Picoindenter aus der PTB, der die Spitze eines Rasterkraftmikroskops (AFM) als Eindringkörper verwendet, um Nanomaterialien dimensionell und mechanisch zu charakterisieren, wurde jetzt entscheidend erweitert: Im „Laboratory for Emerging Nanometrology“ (LENA) wurden mithilfe eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) pyramidenförmige Berkovich-Spitzen auf AFM-Cantilevern hergestellt, die auch im Picoindenter zum Einsatz kommen können. Im Vergleich zu den herkömmlichen, konisch geformten AFM-Spitzen sind solche Eindringkörper mechanisch stabiler und ermöglichen langfristig schnelle dynamische Messungen sowie aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit auch elektrische Messungen.

 

[ more ]
Schematische Darstellung der Floureszenzanregung einer Nanostruktur, die aus Atomen, verschiedener Elemente (A, B, C) zusammengesetzt ist. Bei Anregung mit einem Röntgenstrahl (E<sub>0</sub>) wird jeweils charakteristische Fluoreszenzstrahlung (E<sub>1</sub>, E<sub>2</sub>) emittiert.

 

In der PTB wurden Methoden zur elementspezifischen Rekonstruktion von periodisch nanostrukturierten Oberflächen optimiert, die für die Herstellung hochmoderner integrierter Schaltkreise verwendet werden. Durch die neuartige Analyse der Röntgenfluoreszenzstrahlung wird es möglich, die räumliche Verteilung von verschiedenen Atomen innerhalb der Nanostrukturen zu bestimmen.

 

[ more ]
Hardwarekomponenten eines Open-Source-Niedrigfeld-MR-Tomografen: Pulsgenerator, Hochfrequenzverstärker, Sende-/Empfangsumschalter mit Empfangsvorverstärker, Anregungsspule, Gradientenverstärker, x-, y- und z-Gradientenspulen für die räumliche Kodierung und MR-Magnete mit Einsätzen zur Feldhomogenisierung. Ein Kopfphantom dient zur Veranschaulichung der Dimensionen. Die Baupläne werden für alle frei zugänglich veröffentlicht und zur nicht-exklusiven (auch kommerziellen) Nutzung freigegeben.

 

Im Rahmen einer internationalen Kooperation arbeitet die PTB an der Entwicklung von kostengünstigen Magnetresonanztomografen (MRT) mit Veröffentlichung aller technologischen Details als Open-Source-Hardware (OSH). Mit solchen OSH-MRTs konnten nun erste Aufnahmen gemacht werden.

 

[ more ]

 

The German Research Foundation (DFG) will promote "Collaborative Research Center 1227 – Designed Quantum Material States" (DQ-mat) for four more years and provide roughly 9.2 million euros in funding. The DFG's senate announced this decision after its session on 28 May 2020. "The scientists working in the DQ-mat Collaborative Research Center have demonstrated their outstanding performance during the last four years. I am very pleased with this decision and would like to thank them for their great dedication. Once again, the DFG's vote shows that Leibniz University is also among the leading universities in Germany and beyond in the field of quantum optics," explains Prof. Volker Epping, the President of Leibniz University. In addition to Leibnitz University, the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig is involved in the Collaborative Research Center.

 

[ more ]
Artistic representation of the ion pair: laser cooled Be<sup>+</sup> (top right) and highly charged Ar<sup>13+</sup> (bottom left)

 

In cooperation with the Max Planck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg, the QUEST Institute at PTB has succeeded for the first time in performing precision spectroscopy on highly charged ions. This pioneering experiment makes the field of highly charged ions accessible for research on novel atomic clocks and tests of fundamental physics.

 

[ more ]

A further new EURAMET network is intended to establish Europe-wide uniform structures related to quality assurance in laboratory medicine and to guarantee the metrological traceability of important quantities in this field. In this way, the requirements of a new EU regulation on in-vitro diagnostics will be implemented.

[ more ]
Left: Color-coded spatial distribution of the electron temperature <em>T</em><sub>e</sub> in the nanostructures. Center: SEM cross-sectional image of the nanostructure. Right: Electron density distribution <em>n</em><sub>e</sub>. The false color representations left and right show the results of simulations.

 

Within the scope of a research consortium, researchers from PTB have succeeded in advancing as far as to reach a new regime of relativistic light/matter interaction. In the context of a compact laboratory experiment, extremely hot and dense plasmas were generated. These plasmas open up new perspectives for experiments on laser-induced nuclear physics and laboratory astrophysics.

 

[ more ]