Hightech Zentrum Aargau
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Newsletter Sommer 2018

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Swiss NanoConvention, ETH Zürich

Die diesjährige Swiss NanoConvention (SNC) fand an der ETH Zürich vom 6. bis 7. Juni statt. Wie in den vergangenen Jahren trafen sich die Hauptakteure in den Nanowissenschaften der Schweiz, um sich über unterschiedliche Themengebiete zu informieren und den Austausch im interdisziplinären Netzwerk zu pflegen. In diesem Jahr wurde zum ersten Mal der vom Swiss Micro & Nanotechnology Network initiierte Preis für das beste Startup in Nanotechnologie verliehen. Acht Startups waren eingeladen worden, ihre innovativen Ansätze dem SNC Publikum zu präsentieren. Dr. Danuta Cichocka, CEO of Resistell, überzeugte mit ihrer Präsentation die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der SNC und gewann. Resistell hat ein Gerät zum Nachweis von Antibiotika resistenten pathogenen Bakterien entwickelt. Es basiert auf winzigen Bewegung der Bakterien, benötigt keine aufwendige und langwierige Kultivierung und liefert schnell und zuverlässig eine Empfehlung für ein wirksames Antibiotikum.

Im Rahmen der SNC wurden wie bereits im letzten Jahr fünf junge Wissenschaftler ausgezeichnet, die durch eine herausragende Publikation als Erstautor im Rahmen ihrer Dissertation hervorstachen. Den vom Hightech Zentrum Aargau gesponserten Preis erhielt Dr. Daniel Riedel, ehemals Doktorand der SNI-Doktorandenschule und jetzt Postdoc an der Universität Basel für seine Arbeit in Physical Review X über die Qualitätsverbesserung von Photonen, die von einem Quantensystem generiert werden (siehe auch Portrait). Die weiteren PhD-Preise, die von den Firmen Carl Zeiss, BASF, Bühler und Sensirion gesponsert worden waren, gingen an: Dr. Rajib Schubert vom Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) in Basel, Dr. Céline Calvino vom Adolphe Merkle Institute (AMI) an der Université de Fribourg, Dr. Gotthold Fläschner von der ETH Zürich sowie Dr. Amir Ghadimi von der EPF Lausanne.

Bilder und Informationen über die SNC finden Sie unter: http://swissnanoconvention.ch/2018/

Grenzenlose Forschung für nachhaltigen Pflanzenschutz im Weinbau

Das Nano Imaging Lab des Swiss Nanoscience Institute ist Partner bei zahlreichen Forschungsprogrammen. Auch bei Projekten rund um den nachhaltigen Pflanzenschutz im Weinbau liefern Bilder des NI Lab wichtige Beiträge. Am 11. Juni 2018 lud das NI Lab als Gastgeber die Projektpartner des Interreg-Projektes Vitifutur nach Basel ein. Für das Projekt Vitifutur haben sich führende Forschungsinstitutionen der Schweiz, Deutschlands und Frankreichs zusammengeschlossen, um gemeinsam innovative Möglichkeiten für nachhaltigen Pflanzenschutz im Weinbau in der Region Oberrhein zu untersuchen.

Der Klimawandel verbunden mit der Globalisierung und die Nachfrage der Kunden nach nachhaltig produzierten Lebensmitteln stellen Winzer vor neue Herausforderungen. Durch veränderte Klimabedingungen können sich eingeschleppte Schädlinge besser vermehren. Verbraucher werden jedoch immer sensitiver, was den massiven Einsatz von Fungiziden und Pestiziden im Weinbau angeht. So werden in der EU mehr als sechzig Prozent der Fungizide für den Weinbau eingesetzt, der jedoch nur fünf Prozent der kultivierten Fläche ausmacht. In dem Interreg-Projekt Vitifutur untersuchen führende Forschungsinstitutionen in der Region Oberrhein nachhaltige Lösungen für einige der dringendsten Probleme und präsentierten einige ihrer Zwischenergebnisse in Basel.

Pilze richten grosse Schäden an
Dr. Günther Buchholz von AlPlanta in Neustadt an der Weinstrasse (Deutschland) berichtete, dass der Befall mit falschem Mehltau durch den Einsatz von resistenten Rebsorten deutlich eingeschränkt werden könne. Die Pflanzenschutzbehandlung liesse sich je nach Sorte und Wetterbedingungen um bis zu 75 Prozent verringern.
Auch für die Holzkrankheit Esca scheinen Pilze verantwortlich zu sein. Dr. Hanns-Heinz Kassemeyer vom Staatlichen Weinbau Institut in Freiburg im Breisgau (Deutschland) erläuterte, wie der Befall durch verschiedene Pilzarten im Holz unter bestimmten Bedingungen zum Absterben des Rebstockes führt. Interessanterweise unterscheidet sich jedoch die Pilzpopulation einer befallenen nicht wesentlich von der einer gesunden Pflanze. Professor Dr. Peter Nick vom Karlsruher Institut für Technologie vermutet, dass erst durch ein bestimmtes Signal der Pflanze, Kapitulationssignal genannt, das sensible Gleichgewicht zwischen Wirt und Pilzen zum Kippen gebracht wird. Die Pilze beginnen daraufhin mit der Produktion von Toxinen, schädigen die Pflanze damit weiter und töten sie schliesslich ab. Im Labor hat die Gruppe von Peter Nick einen der Pilze, die aus dem Rebholz isoliert wurden, mit verschiedenen Inhaltsstoffen der Rebpflanze behandelt und eine Substanz identifiziert, die als Kapitulationssignal in Frage kommt. Denkbar wäre eine Behandlung, welche die Akkumulation des Kapitulationssignals verhindert.

Auch Viren schädigen Weinreben
Nicht nur Pilzbefall ist eine Bedrohung für die Weinrebe, auch Viren verursachen Krankheiten. Bisher sind 75 Virenarten aus 30 Gattungen bekannt, die Reben infizieren. Dr. Christophe Ritzenthaler vom Centre National de la Recherche Scientifique in Strasbourg (Frankreich) zeigte, wie die durch Nematoden übertragene Reisigkrankheit als bedeutendste Viruserkrankung der Weinpflanzen zu enormen wirtschaftlichen Schäden führen kann. Da weltweit bisher keine gegen Viren resistente Art bekannt ist, steht den Winzern nur die Kontrolle der Krankheit zur Verfügung. Zunächst muss dazu der Befall aber erst einmal nachgewiesen werden. Das Team um Ritzenthaler hat in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Bioreba AG (Reinach, BL) ein Antikörper-basiertes Nachweisverfahren entwickelt. Bestimmte Partien von Antikörpern, Nanobodies genannt, werden dabei genutzt, um unterschiedliche Viren zu detektieren.

Nano Imaging Lab ist wertvoller Projektpartner
Im Anschluss an die drei Vorträge, welche die im Projekt Vitifutur behandelten Schwerpunkte repräsentieren, bekamen alle etwa 30 Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Gelegenheit, die Labore des Nano Imaging Lab (NI Lab) am Swiss Nanoscience Institute zu besichtigen. «Das NI Lab liefert für verschiedene Projektpartner hochaufgelöste und detailgenaue Abbildung der Oberflächen und trägt damit entscheidend zum Verständnis der verschiedenen Krankheiten und der Suche nach nachhaltigen Lösungen bei», kommentierte Dr. Markus Dürrenberger seinen Beitrag als Gastgeber der Veranstaltung. Auch Partner, die bisher keine Zusammenarbeit mit dem NI Lab hatten, zeigten sich beeindruckt von den Möglichkeiten des fünfköpfigen NI Lab-Teams und meldeten Interesse an gemeinsamen Analysen an.

Vitifutur
Das Projekt Vitifutur läuft von Februar 2017 bis Dezember 2019. Es wird vom Staatlichen Weinbau-Institut Baden-Württemberg in Freiburg als Projektleitung getragen und verfügt über ein Budget von rund 4 Millionen Euro. Vitifutur wird im Rahmen von Interreg V – einer Gemeinschaftsinitiative des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) – gefördert. Das Programm , das auf die Förderung der grenzüberschreitenden Zusammenarbeit abzielt, stellt zusammen mit den Kantonen Aargau, Basel-Landschaft, Basel-Stadt und dem Bund im Rahmen der Neuen Regionalpolitik rund die Hälfte der Finanzmittel zur Verfügung. Die andere Hälfte wird von den jeweiligen Forschungsinstitutionen getragen. Neben dem SNI ist auf Schweizer Seite die Firma Bioreba AG in Reinach/BL als assoziierter Partner beteiligt. Der Praxisbezug ist über den Aargauischen Weinbauverband und das Landwirtschaftliche Zentrum Ebenrain in Sissach sichergestellt.
Vitifutur: www.vitifutur.net
Interreg Oberrhein: http://www.interreg-oberrhein.eu/page-daccueil
Internationale Koordinationsstelle bei der Regio Basiliensis (IKRB), die Schweizer Projektinteressierte bei der Antragstellung berät und den Bund und die Kantone im Programm vertritt: https://www.regbas.ch/de/foerderprogramme/interreg/
Nano Imaging Lab am Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel: https://nanoscience.ch/de/services/nano-imaging-lab/

Basler Start-up Qnami gewinnt Venture Kick Finale

Ein junges Start-up der Universität Basel, Qnami, ist Gewinner des mit 130’000 Franken dotierten Preises der Förderinitiative Venture Kick. Qnami entwickelt präzise und hochsensible Quantensensoren, die Bilder mit einer Auflösung von wenigen Nanometern liefern.

Modernste Quantentechnologie liefert die Basis für das Ziel von Qnami, bildgebende Verfahren und diagnostische Methoden zu verbessern. Dabei ermöglichen die von Qnami entwickelten Quantensensoren Anwendungen in einem breiten Bereich – von Fehleranalysen magnetischer Speicher in der Elektronikindustrie bis zu einer Verkürzung von Scanzeiten in der Magnetresonanztomographie in der medizinischen Diagnostik.

Diamanten als Schlüssel zum Erfolg
Das Start-up Qnami wurde von dem Georg-H.-Endress-Professor Dr. Patrick Maletinsky und Dr. Mathieu Munsch vom Departement Physik und Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel 2016 gegründet. Im Team mit zwei weiteren Mitarbeitern nutzen die beiden Physiker synthetische Diamanten, die sie als Sonden einsetzen. Die verwendeten winzigen Diamanten besitzen Fehlstellen in ihrem Kristallgitter, bei denen ein Kohlenstoffatom durch ein Stickstoffatom ausgetauscht wurde und sich direkt daneben eine Leerstelle befindet. Diese Defekte, sogenannte Stickstoff-Vakanzzentren (NV-Zentren), kommen auch bei natürlichen Diamanten vor und verleihen den Edelsteinen dann eine rötliche Farbe.

Das Qnami-Team produziert die Fehlstellen in seinen Diamanten ganz gezielt und nutzt die Tatsache, dass in den NV-Zentren einzelne Elektronen kreisen, die angeregt und manipuliert werden können. Der Eigendrehimpuls (Spin) und der elektrische Dipol dieser Elektronen sind sehr empfindlich gegenüber kleinen elektrischen und magnetischen Feldern. Wenn der Diamantsensor einem magnetischen oder elektrischen Feld ausgesetzt wird, kommt es zu einer messbaren Änderung der Lumineszenz des NV-Zentrums, was sich mit einem optischen Gerät messen lässt.

Breiter Einsatzbereich
Während herkömmliche Sensoren wegen zu geringer Sensitivität und räumlicher Auflösung nanometergrosse Strukturen nicht abbilden können, liefern die NV-Zentren Bilder mit einer Auflösung im Nanometerbereich. Dies verspricht enormes Potenzial in der Elektronikindustrie: Für die Entwicklung neuer magnetischer Speichermedien sind Sensoren erforderlich, die qualitative Messungen von elektrischen, magnetischen und thermischen Eigenschaften auf der Nanometerskala liefern und damit eine effiziente Fehleranalyse ermöglichen. Auch in der medizinischen Diagnostik versprechen die Diamanten neue Einsatzbereiche. In der Magnetresonanztomographie könnten sie beispielsweise die Scanzeiten um mehrere Grössenordnungen verringern und damit zur Kostensenkung und einer besseren Versorgung der Patienten beitragen.

Ehrgeizige Ziele brauchen Unterstützung
Zurzeit konzentriert sich die junge Firma, die im Departement Physik der Universität Basel ihren Sitz hat, auf die Produktion eines Geräts für die Materialanalyse. Sowohl akademische Gruppen wie auch Industrieunternehmen haben bereits Interesse daran gezeigt. Mittelfristig wird Qnami einen Diamant-Chip für die Halbleiterindustrie auf den Markt bringen. «Für Qnami ist der Venture Kick-Preis ein toller Erfolg und eine starke Motivation. Er bestätigt, das wir auf dem richtigen Weg sind», kommentiert Mathieu Munsch die erfreuliche Nachricht. Bislang wird Qnami von dem Nationalen Forschungsschwerpunkt Quantum Science and Technology (QSIT) und dem Swiss Nanoscience Institute unterstützt. Um die ehrgeizigen Pläne des Teams zu verwirklichen, sind aber andere Geldgeber unbedingt erforderlich. «Von Venture Kick – dem Exzellenzprogramm für Startups – unterstützt zu werden, ist für uns einfach grossartig», ergänzt Patrick Maletinsky.

Der Kick für den Start
Die Initiative Venture Kick wurde 2007 ins Leben gerufen mit dem Ziel, die Anzahl an Spin-offs von Schweizer Universitäten zu verdoppeln, die Markteinführung zu beschleunigen und die Attraktivität junger Firmen für professionelle Investoren und Industriepartner zu steigern. Venture Kick unterstützt die Unternehmen nicht nur mit einem Startkapital von 130’000 Schweizer Franken, sondern hilft ihnen beim Aufbau eines strukturierten und erfolgreichen Unternehmens und erleichtert den Zugang zu einem Netzwerk aus erfahrenen Unternehmern und Investoren.

Weltkleinster Transistor schaltet Strom mit einzelnem Atom in festem Elektrolyten

Für Sie gefunden: Als weltweit kleinsten Transistor hat der Physiker Professor Thomas Schimmel mit seinem Team am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Einzelatom-Transistor entwickelt.

http://www.kit.edu/kit/pi_2018_097_weltkleinster-transistor-schaltet-strom-mit-einzelnem-atom-in-festem-elektrolyten.php