News archive of 2023

 

„Mit Licht“, sagt Dr. Jörg Imbrock, während er mit einem Pointer einen roten Punkt auf eine Tafel projiziert, „kann man wunderbar vielfältige Dinge anstellen.“ So spreche man beispielsweise von optischer Kommunikation, wenn man mithilfe von Licht Daten überträgt, da nichts schneller als Licht sei, fügt der Physiker aus der Arbeitsgruppe „Nichtlineare Photonik“ der Universität Münster hinzu. Zudem kann man mit der Energie von extrem kurzen Lichtpulsen auch viele Dinge zerschneiden, etwa einen Kristall. Oder einen renitenten Agenten.

Seit mehr als zehn Jahren liefert der Large Hadron Collider (LHC) des Kernforschungszentrums CERN bei Genf Daten aus Teilchenkollisionen bei hohen Energien, die Rückschlüsse auf die Struktur von Atomkernen erlauben. Dabei werden Protonen und Blei-Atomkerne auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Der Physiker Prof. Dr. Michael Klasen vom Institut für Theoretische Physik der Universität Münster ist an einer aktuellen Übersichtsarbeit beteiligt, die den Wissensstand auf diesem Gebiet zusammenfasst. Im Gespräch mit Christina Hoppenbrock gibt er aus diesem Anlass Einblicke in die Fortschritte in der Kernforschung.

 

Millionenförderung für zwei Projekte der Universität Münster: Das Ministerium für Kultur und Wissenschaft (MKW) des Landes Nordrhein-Westfalen unterstützt im Rahmen des Förderprogramms „Profilbildung“ zum einen das an der Universität Münster angesiedelte Projekt „BIOSTORE“ zur Entwicklung nachhaltiger Batterien mit fast 2,7 Millionen Euro. Das interdisziplinäre münstersche Team um den Biotechnologen Prof. Dr. Jochen Schmid möchte mithilfe nachwachsender Rohstoffe möglichst nachhaltige Batterien entwickeln. Das zweite Projekt – „QuGrids“ – ist ein mit insgesamt rund drei Millionen Euro gefördertes Verbundprojekt zur Optimierung von Energienetzen mittels Quantentechnologien und wird vom Forschungszentrum Jülich (FZJ) koordiniert. Von der Universität Münster ist der Physiker Prof. Dr. Carsten Schuck beteiligt. Weitere Partner bei „QuGrids“ sind Teams der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik (FIT). Die Laufzeit für beide Projekte beträgt drei Jahre, Projektstart ist November 2023.

Modern computer models – for example for complex, potent AI applications – push traditional digital computer processes to their limits. New types of computing architecture, which emulate the working principles of biological neural networks, hold the promise of faster, more energy-efficient data processing. A team of researchers has now developed a so-called event-based architecture, using photonic processors with which data are transported and processed by means of light. In a similar way to the brain, this makes possible the continuous adaptation of the connections within the neural network. This changeable connections are the basis for learning processes. For the purposes of the study, a team working at Collaborative Research Centre 1459 (“Intelligent Matter”) – headed by physicists Prof. Wolfram Pernice and Prof. Martin Salinga and computer specialist Prof. Benjamin Risse, all from the University of Münster – joined forces with researchers from the Universities of Exeter and Oxford in the UK. The study has been published in the journal “Science Advances”.

 

Investigating systems consisting of self-propelled particles – so-called active particles – is a rapidly growing area of research. In theoretical models for active particles, it is often assumed that the particles’ swimming speed is always the same. This is not so, however, for particles produced in many experiments, for example for those propelled by ultrasound such as are important for medical applications. In these cases, the propulsion speed depends on the orientation. How this dependency affects the behaviour of systems consisting of many particles – in particular, how it affects the formation of clusters – is something which a team of physicists led by Prof. Raphael Wittkowski from the University of Münster have now been the first to demonstrate in a collaborative project with Prof. Michael Cates from the University of Cambridge. Using a combination of computer simulations and theoretical derivations, they studied the behaviour of systems consisting of many active particles whose speed depends on orientation, and in the process they discovered a series of new effects. The results of the study have been published in the journal Physical Review Letters.

 

Die „Münster Nanofabrication Facility“ (MNF) der Universität Münster lädt am 19. Oktober (Donnerstag) zu ihrem jährlichen Tag der offenen Tür ein. Die englischsprachige Veranstaltung richtet sich vor allem an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an regionale Unternehmen, die im Bereich Nanofabrikation oder Nanoanalytik tätig sind. Das Vortragsprogramm umfasst aktuelle Forschungsthemen aus der Nanotechnologie.

Wie der Kosmos oder die Tiefsee fasziniert die Mikro- und Nanowelt viele Menschen. Sie erscheint unzugänglich und bleibt den Blicken der Betrachter scheinbar verborgen. Doch über verschiedene Fachdisziplinen hinweg ermöglichen Mikroskope immer tiefere, genauere und höher aufgelöste Blicke auf allerkleinste Details – bis hin zu atomaren Strukturen. Die Geräte, die die Forscherinnen und Forscher dafür nutzen, sind hoch komplex. Mit den einfachen Lichtmikroskopen, die viele Menschen aus dem Schulunterricht kennen, haben sie kaum etwas gemeinsam. Die Fluoreszenzmikroskopie beispielsweise ist eine lichtmikroskopische Methode, bei der Biomoleküle innerhalb des Präparats mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert werden und das von ihnen abgestrahlte Licht sichtbar gemacht wird. In der Forschung werden noch weitere Mikroskopieverfahren eingesetzt, die auf anderen physikalischen Prinzipien beruhen, wie die Elektronen- und die Rastersondenmikroskopie. Auf dieser Themenseite stellen wir einige der Geräte vor, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Natur- und Lebenswissenschaften an der Universität Münster nutzen, und geben dabei einen Einblick in die Forschung.

„Pixel Photonics“, ein 2020 gegründetes Spin-off aus dem Fachbereich Physik der Universität Münster, die Arbeitsgruppe „Integrated Quantum Technology“ von Prof. Dr. Carsten Schuck und Projektpartner aus Forschung und Industrie sowie von der Universität Heidelberg erhalten eine gemeinsame Förderung in der Höhe von 1,45 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das Geld fließt für einen Zeitraum von drei Jahren in die Weiterentwicklung von Photonendetektoren, die in der Quantenkommunikation, in Quantencomputern und medizinische Geräten eingesetzt werden.

 

N-heterocyclic carbenes (NHCs) are small, reactive ring molecules which bond well with metallic surfaces and which, over the past few years, have attracted a great deal of interest in the field of the stable chemical modification of metallic surfaces. One property – discovered at the University of Münster a few years ago – is the ability which certain NHC derivatives have, not only to anchor themselves to individual metal atoms, but also to completely extract an individual atom from the surface. Having bonded with these so-called adatoms, the NHCs glide freely over the surface – like a ballbot, i.e. a robot which moves on a sphere. Using such “ballbot molecules”, and working together with Chinese researchers, the Münster physicists and chemists now succeeded for the first time in making the halogenated NHCs produce long-chain mobile polymers – i.e. chains of molecules – on metallic surfaces. Details of the work have been published in the journal “Nature Chemistry”.

 

Mehr als 130 Physikerinnen und Physiker aus 23 Ländern kommen vom 14. bis 18. August in Münster zusammen, um über Fragen der modernen Halbleiterphysik und Anwendungen in Elektronik, Optoelektronik und Quantentechnologien zu diskutieren. Das Institut für Festkörpertheorie und das Physikalische Institut des Fachbereichs Physik der Universität Münster richten die „22nd International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON 22)“ aus und holen sie damit nach Berlin 1997 zum zweiten Mal nach Deutschland. Kathrin Kottke sprach mit dem Konferenzvorsitzenden Prof. Dr. Tilmann Kuhn vom Institut für Festkörpertheorie über aktuelle Entwicklungen, Trends und den besonderen Charakter der Tagung.

Physikerinnen und Physiker der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster freuen sich über eine Millionenförderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Drei Projekte aus der Astroteilchenphysik und ein Vorhaben zum Thema maschinelles Lernen erhalten insgesamt rund 2,2 Millionen Euro für die kommenden drei Jahre.

Im Jahr 1915 sagte Albert Einstein bereits die Existenz von Gravitationswellen vorher, 2016 wurden sie erstmals nachgewiesen durch ein Forscherteam. Nun ist ein weiterer Erfolg gelungen: Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat erstmals sehr langsam schwingende Gravitationswellen aufgespürt. Dazu werteten sie Daten aus 15 Jahren aus, die das North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) gesammelt hat.

Our Milky Way is a galaxy consisting of billions of stars and can be seen in the night sky with the naked eye. The IceCube Neutrino Observatory, located in the ice of the Antarctic, has now for the first time produced an image of the Milky Way – with the aid of neutrinos. This means that the IceCube team – an international group of more than 350 researchers – has provided evidence of the emission of high-energy neutrinos from the Milky Way. Neutrinos are elementary particles, having almost no mass, which only interact very rarely with matter. It is therefore extremely difficult to measure them, and they still present experts with a lot of puzzles. The latest IceCube study has been published in the “Science” journal.

For the first time, astrophysicists have found compelling evidence for the existence of gravitational waves which oscillate with periods ranging from years to decades. This is shown in five articles which were published in The Astrophysical Journal Letters on June 29. For this, the researchers evaluated data which the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) had collected over 15 years. Prof. Kai Schmitz from the University of Münster and Dr. Andrea Mitridate from DESY in Hamburg are involved in one of the research articles. This publication deals with the hypothesis that NANOGrav sees gravitational waves generated in the Big Bang. From Germany, in addition to the team from the University of Münster and DESY, the teams involved in NANOGrav are from the Max Planck Institute for Gravitational Physics in Hannover, and from the University of Mainz.

Das alte Gebäude, die „Institutsgruppe 1“ (IG 1), in der Wilhelm-Klemm-Straße wird durch einen Neubau schräg gegenüber ersetzt: Für den symbolischen Spatenstich war heute (28. Juni) auch die nordrhein-westfälische Wissenschaftsministerin Ina Brandes zu Besuch in Münster. Dr. Andreas Gorschlüter, Geschäftsführer des Physikalischen Instituts der WWU Münster, ist seit Projektbeginn verantwortlich für die Vertretung der Nutzerinteressen. Im Gespräch mit Christina Hoppenbrock erklärt er, warum der Neubau, der aus drei Baukörpern besteht, die Forschungsbedingungen deutlich verbessert und inwiefern Studierende davon profitieren.

Die Star-Trek-Macher nehmen es erstaunlich genau mit der Physik. Wie genau - das erklärt der Physiker Prof. Dr. Metin Tolan von der Universität Göttingen am 29. Juni (Donnerstag) an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster. Der Vortrag mit dem Titel „Die Star-Trek-Physik – Warum die Enterprise nur 158 Kilo wiegt und andere galaktische Erkenntnisse“ findet im Rahmen der Verleihung des Lehrpreises des Fachbereichs Physik statt. Alle Interessierten sind zu der Veranstaltung eingeladen, die um 16 Uhr im Hörsaal HS 1, Gebäude IG 1 (Wilhelm-Klemm-Straße 10) stattfindet.

It is a Tuesday evening in late April, and Room 102 at the Volkshochschule (Adult Education Institute) in Vagedesstraße in the small town of Ahaus, 50 km from Münster, is filling up. Shortly before 7:30 it becomes clear that there are not enough chairs. Volkshochschule staff quickly provide more seating until the 40 or so people present have all found somewhere to sit. The audience now waits for the start of the first in a series of three talks entitled “From Physics to Philosophy at the Origins of the Universe”. The speaker comes from the University of Münster, and his name is Dr. Michael te Vrugt.

Uncovering the secrets of the universe: this is one of many aims which CERN (European Organisation for Nuclear Research) in Geneva has. With its 23 member states and around 3,400 people working there, CERN is the world’s largest research centre in the field of particle physics. More than 14,000 visiting researchers from 85 countries are at work on CERN experiments. One of them is Prof. Christian Klein-Bösing from the Institute of Nuclear Physics at the University of Münster. One of the things he is working on is the ALICE project (A Large Ion Collider Experiment) – one of the four major experiments being undertaken at CERN’s Large Hadron Collider (LHC) and, with its 27 kilometres, the largest particle accelerator in the world. In this interview with Kathrin Kottke, nuclear and particle physics expert Christian Klein-Bösing explains what precisely the project is about and what collaboration is like in a large international team.

 

Der Grenzbereich zwischen Physik und Chemie liegt irgendwo im ganz Kleinen, im Nanobereich. Dort, wo Moleküle miteinander reagieren und die Gesetze der Quantenmechanik gelten. Diesen Bereich macht der Physiker Dr. Harry Mönig im Center for Nanotechnology (CeNTech) sichtbar: mit einem Rasterkraftmikroskop und einer eigens von ihm und einem münsterschen Team perfektionierten Technik. Dabei tastet eine atomar feine Mess-Spitze aus Kupfer die Probenoberfläche ab; ein Sauerstoffatom an der Spitze verhindert unerwünschte Wechselwirkungen. Mit dieser Methode lassen sich Moleküle, ihre Strukturen und Netzwerke sowie die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen analysieren. Selbst unterschiedliche Atome können die Physiker identifizieren.

The study of active particles is one of the fastest-growing areas of physics. With „active particles“ physicists refer to objects which move by themselves as a result of internal self-propulsion. These include living things such as bacteria and fish swimming, birds flying or humans walking around – as well as artificial nano-robots which can be inserted into the body to transport medication. What interests the experts in particular is the behaviour of systems involving many active particles so that they can understand, for example, birds swarming, biofilms or gatherings of people. In collaboration with Prof. Eyal Heifetz from the Tel Aviv University in Israel, physicists Dr. Michael te Vrugt, Tobias Frohoff-Hülsmann, Prof. Uwe Thiele and Prof. Raphael Wittkowski from the Institute of Theoretical Physics at the University of Münster have developed a new model (“active model I+”) for the dynamics of systems consisting of many active particles. The study has now been published in the journal “Nature Communications”.

Wie das Universum entstand, versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt am Kernforschungszentrum CERN bei Genf herauszufinden. An der Forschung beteiligen sich auch Physikerinnen und Physiker der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster: Sie haben das Experiment „ALICE“ am Teilchenbeschleuniger LHC („Large Hadron Collider“) mit aufgebaut und werten nun Messdaten aus. Schülerinnen und Schüler ab 15 Jahren dürfen am 17. Februar (Freitag) gemeinsam mit den münsterschen Forschern Geheimnisse aus der Welt der kleinsten Teilchen lüften. Der kostenlose Workshop – eine „International Masterclass“ – findet von 9.30 bis 17 Uhr im Institut für Kernphysik der Universität Münster statt. Weitere Informationen und die Möglichkeit zur Anmeldung gibt es unter https://wwuindico.uni-muenster.de/event/1806/. 

Michael te Vrugt erhält für seine Doktorarbeit an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster den mit 2.500 Euro dotierten Infineon-Promotionspreis 2023. Der Physiker aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Raphael Wittkowski am Institut für Theoretische Physik und am Center for Soft Nanoscience (SoN) untersuchte für seine Dissertation das Verhalten von Vielteilchensystemen außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts. Der Infineon-Promotionspreis wird jährlich vom Fachbereich Physik der WWU und der Infineon AG vergeben.

Materie ist intelligent, wenn sie mit der Umgebung interagiert, Impulse empfängt und auf diese reagiert. Das MExLab Physik (Münsters Experimentierlabor Physik) der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster und der Sonderforschungsbereich 1459 bieten dazu das Projekt „SmartMatters4You“ an, das sich an Schülerinnen der Oberstufe und Studentinnen der ersten Semester richtet. Die Teilnehmerinnen gehen im Laufe des Jahres der Frage nach, wie Bausteine der Natur zusammenwirken, damit intelligentes Verhalten entsteht. Die Auftaktveranstaltung findet am 16. März statt. Weitere Informationen zum Projekt und zur Anmeldung gibt es unter go.wwu.de/smartmatters4you.