Newsarchiv 2026
26.01.2026Veröffentlichung in Nature – Metallklumpen im Quantenzustand
Kann ein kleiner Metallklumpen in einem Quantenzustand sein, der sich über entfernte Orte erstreckt? Ein Forschungsteam der Universität Wien beantwortet diese Frage mit Ja. Im Fachjournal Naturezeigen Physiker der Universität Wien und der Universität Duisburg-Essen, dass selbst massive Nanopartikel, bestehend aus Tausenden von Natriumatomen, den Regeln der Quantenmechanik folgen. Das Experiment ist derzeit einer der besten Tests der Quantenmechanik auf makroskopischer Skala.
In der Quantenmechanik kann sich nicht nur Licht, sondern auch Materie sowohl wie ein Teilchen als auch wie eine Welle verhalten. Für Elektronen, Atome und kleine Moleküle wurde dies schon mehrfach belegt, durch Beugung am Doppelspalt, oder durch Interferenzexperimente. Im Alltag sehen wir davon jedoch nichts: Murmeln, Steine und Staubkörner haben einen wohldefinierten Ort und eine vorhersehbare Bahn, sie folgen den Regeln der klassischen Physik.
Wissenschaftler:innen der Universität Wien sowie Prof. Dr. Klaus Hornberger von der Universität Duisburg-Essen zeigen nun erstmals, dass die Wellennatur der Materie auch bei massiven metallischen Nanopartikeln erhalten bleibt. Beeindruckend ist die Größenskala: Die Cluster haben einen Durchmesser von etwa 8 Nanometer und sind damit in der Größenordnung moderner Transistorstrukturen. Mit einer Masse von mehr als 170.000 atomaren Masseneinheiten sind sie auch massiver als die meisten Proteine. Trotzdem gelingt bei diesen Nanoteilchen der Nachweis von Quanteninterferenz.
Originalveröffentlichung: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09917-9
Im Bild: Materiewelle im Rampenlicht: KI-generierte Interpretation der Welleneigenschaften von Materie. Im Lichtkegel schwebt ein unscharfer, aus vielen Atomen zusammengesetzter Cluster. Die Unschärfe steht für einen delokalisierten Quantenzustand: Der Cluster hat keinen festen Ort, sondern ist als Wellenfunktion räumlich ausgedehnt. Darunter spannt sich ein Gitternetz auf, das an mehrere mögliche Interferometerpfade erinnert. Der Lichtkegel symbolisiert den Messprozess: Erst wenn das Teilchen bei der Messung ins "Rampenlicht" gerät, wird der Cluster an einem bestimmten Ort eindeutig bestimmt.
20.01.2026Neue Erkenntnisse über die Schwingungseigenschaften von 2D-Materialien
Wissenschaftler aus Grenoble, Bordeaux und der Universität Duisburg-Essen haben neue Erkenntnisse über zweidimensionale Materialien gewonnen, die die Hochleistungsgeräte von morgen prägen könnten. Sie haben hochwertige Ti₃C₂Cl₂-MXene synthetisiert, ein atomar dünnes Metallcarbid mit Chlor-Oberflächengruppen, und mit modernsten Techniken genau untersucht, wie seine Atome schwingen und Wärme leiten.
Die Art und Weise, wie sich Gittervibrationen, winzige quantenmechanische Wellen, sogenannte Phononen, durch 2D-Kristalle bewegen, unterscheidet sich von den gut erforschten 3D-Materialien. Diese Schwingungen beeinflussen alles von der Wärmeleitfähigkeit bis zum elektrischen Verhalten, aber bisher hatten Wissenschaftler aufgrund von Stapelstörungen und ungleichmäßigen Oberflächenabschlüssen Schwierigkeiten, sie in MXenen genau zu messen.
Durch sorgfältiges Züchten von MXene-Schichten mit gleichmäßigen Chlorendgruppen gelang es dem Team, mithilfe der polarisierten Raman-Spektroskopie außergewöhnlich klare Schwingungs-„Fingerabdrücke“ zu erfassen und diese Messungen mit theoretischen Berechnungen zu kombinieren. Dadurch wurde sichtbar, wie sich verschiedene Schwingungsmodi verhalten und wie sie sich mit der Temperatur verändern, was ein beispielloses Bild des optischen Phononenverhaltens in diesem 2D-Material lieferte.
Parallel dazu zeigten präzise Messungen der spezifischen Wärme und entsprechende Berechnungen, wie die Wärmekapazität von MXenen auf Temperatur reagiert, und deckten dabei verräterische Anzeichen ihres zweidimensionalen Charakters bei sehr niedrigen Temperaturen auf, der bei anderen Materialien oft verborgen bleibt.
Das Verständnis und die Kontrolle von Phononen in MXenen ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entwicklung schnellerer Elektronik, besserer thermoelektrischer Materialien und verbesserter Energiespeichersysteme. Diese Arbeit legt eine solide wissenschaftliche Grundlage für die Abstimmung der thermischen und Schwingungseigenschaften in 2D-Materialien und bringt Technologien der nächsten Generation einen Schritt näher.
Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Agence Nationale de la Recherche für die finanzielle Unterstützung im bilateralen ANR-DFG-Projekt.
Referenz:
M. Riabov, M. Vanselow, A. Champagne, et al. Phonon properties of 2D Ti3C2Cl2 MXenes. npj 2D Mater Appl 9, 114 (2025). https://doi.org/10.1038/s41699-025-00625-6
05.01.2026buddy@school digital 2026 - Infos für Studieninteressierte zu einem Energy Science- oder Physik Studium
In Kürze steht für alle, die in diesem Jahr die Schule abschließen, eine wichtige Entscheidung an: die Entscheidung für oder gegen ein Studium und die Wahl des Studienganges.
Die Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen steht hierbei gerne unterstützend und mit Informationen und Hilfestellungen zur Seite. Wir präsentieren per Videokonferenz unsere Studiengänge Energy Science, Physik und Physik Lehramt an folgenden Terminen:
- Mittwoch, 25.02.2026, 17-18 Uhr
- Samstag, 28.03.2026, 14-15 Uhr
Anschließend kannst Du in einer lockeren Fragerunde Deine Fragen hierzu stellen. Ansprechpartner:innen sind dabei mindestens zwei Studierende aus unterschiedlichen Studiengängen und eine hauptamtliche Lehrkraft. Die Studierenden sind Teil unseres Buddy Systems. Innerhalb des Buddy Systems bieten wir eine Rundumberatung für zukünftige Studierende vor Beginn des Studiums und während der ersten beiden Semester. Weitere Informationen zum Buddy System können der Homepage des Buddy Systems und dem Flyer des Buddy Systems entnommen werden.
Wenn Du dieses Angebot (buddy@school digital 2026) nutzen möchtest, bitten wir Dich um eine einfache und kurze Anmeldung (spätestens eine Woche vor dem Wunschtermin) via Online-Formular unter https://udue.de/bas26 . Das Angebot steht natürlich auch denjenigen zur Verfügung, die erst in den kommenden Jahren die Schule abschließen werden, sich aber schon heute informieren möchten.
Wir freuen uns auf Dich!