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Stachelige Erkenntnis: So verformen sich rote Blutkörperchen
Empa-Forschende haben lebende rote Blutzellen dabei beobachtet, wie sie sich in «Stechapfelzellen» verwandeln, wenn sie mit hohen Konzentrationen des Medikaments Ibuprofen behandelt werden. Mittels holotomographischer Mikroskopie konnten sie die roten Blutkörperchen in Echtzeit bei ihrer Verwandlung vermessen und in 3D-Renderings darstellen. Blut ist in der Tat «ein ganz besondrer Saft». Denn was bereits der Dichter und Naturforscher Goethe ahnte, lässt sich heute mit innovativen Bildgebungsverfahren tatsächlich sichtbar machen. Eine dieser Besonderheiten ist nämlich zugleich jene Zelle, die am häufigsten in der Blutbahn vorkommt: der Erythrozyt. Billionen dieser roten Blutkörperchen drehen jede Minute ihre Runden durch den menschlichen Körper. Dass sie dabei nicht immer eine rundliche Gestalt einnehmen, ermöglicht ihnen, sich…
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Wie man helle Quantenpunkte noch heller macht
Forschende der Empa und der ETH Zürich haben neue Verfahren entwickelt, mit denen sie aus Perowskit-Quantenpunkten schnellere und effizientere Strahler machen und so ihre Helligkeit deutlich verbessern können. Dies ist sowohl für Anwendungen in Bildschirmen als auch für Quantentechnologien relevant. Quantenpunkte sind so etwas wie künstliche Atome: Nur wenige Nanometer gross und aus Halbleitermaterialien bestehend, können sie Licht einer ganz bestimmten Farbe aussenden, im Extremfall gar einzelne Photonen, was für Quantentechnologien wichtig ist. Die Entdecker und Wegbereiter der kommerziellen Herstellung von Quantenpunkten, Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus und Aleksey Yekimov, wurden letztes Jahr mit dem Chemie-Nobelpreis geehrt. In den letzten Jahren haben vor allem Quantenpunkte aus Perowskiten, einer Materialklasse…
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Passagierjet der Zukunft im Lärmcheck
Statt röhrenförmiger Verkehrsflugzeuge könnten in Zukunft auch andere Bauformen zum Einsatz kommen: Jets mit «Blended Wing Body» würden effizienter fliegen und weniger Lärm verursachen – doch wie würden die Geräuschemissionen dieser neuartigen Flugzeuge auf Menschen wirken? Empa-Forscher haben dies im Akustiklabor untersucht. Fluglärm stellt für Anwohner von Flughäfen und in Flugschneisen oft ein Ärgernis dar – und schlimmstenfalls eine Gefahr für die Gesundheit: von Schlafstörungen bis hin zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen. In Europa waren 2017 laut einem Bericht der Europäischen Umweltagentur rund vier Millionen Menschen zu hohen Fluglärmpegeln ausgesetzt. Als Hoffnungsträger, um diese Belastung zu lindern, gelten neuartige Flugzeuge mit «Blended Wing Body», deren Rumpf in die Flügel «fliessend» übergeht – mit weniger Luftwiderstand…
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Wunden löten mit Licht und Nano-Thermometer
Nicht jede Wunde lässt sich mit Nadel und Faden verschliessen. Empa-Forschende haben nun ein Lötverfahren mit Nanopartikeln entwickelt, bei dem Gewebe sanft verschmolzen wird. Die Löttechnik soll Wundheilungsstörungen und lebensbedrohliche Komplikationen bei undichten Nähten verhindern. Das vielversprechende Verfahren hat das Team unlängst im Fachmagazin «Small Methods» publiziert und zum Patent angemeldet. Irgendwann vor mehr als 5000 Jahren kam der Mensch auf die Idee, eine Wunde mit Nadel und Faden zu vernähen. Seither hat sich an diesem chirurgischen Prinzip nicht viel geändert: Abhängig vom Fingerspitzengfühl der operierenden Person und der Ausrüstung lassen sich Schnitte oder Risse im Gewebe mehr oder weniger perfekt aneinanderfügen. Sind dann beide Seiten einer Wunde sauber aufeinander…
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Auf CO2 bauen
Die Bauwirtschaft als CO2-Senke? Daran arbeiten Forschende des «Concrete & Asphalt Labs» der Empa. Mit dem Einbringen von Pflanzenkohle in Beton loten sie das Potenzial von CO2-neutralem oder gar CO2-negativem Beton aus. Für optimale Praxistauglichkeit verarbeiten sie die Kohle vorab zu Pellets und ersetzen damit handelsübliche Gesteinskörnungen. Um das Ziel einer klimaneutralen Schweiz bis 2050 zu erreichen, sind Strategien und Prozesse nötig, die eine negative CO2-Bilanz aufweisen. Diese sogenannten Negativemissionstechnologien (NET) bilden das Gegengewicht zu den voraussichtlich verbleibenden Emissionsausstössen im Jahr 2050 und sollen dazu beitragen, dass das Resultat der Emissionsrechnung letztlich «Netto Null» sein wird. Gerade der Baubereich ist als einer der Hauptemittenten besonders in der Pflicht. Rund acht…
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Das grosse Reinemachen in der Atmosphäre
Um unsere Klimaziele zu erreichen und irreversible Veränderungen des Klimasystems zu verhindern, müssen wir nicht nur unsere Treibhausgasemissionen eindämmen, sondern auch überschüssiges, vom Menschen verursachtes CO2 wieder aus der Atmosphäre entfernen. Das ist das Ziel einer neuen gross angelegten Forschungsinitiative der Empa, «Mining the Atmosphere». Wie man dabei erst noch ein komplett neues Wirtschaftssystem erzeugt, erklärt der stellvertretende Empa-Direktor Peter Richner in der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins «Empa Quarterly», das sich ausgiebig dem Thema widmet, wie man CO2 als Rohstoff nutzen kann. Billige Energie in Form von Kohle, Erdöl und Erdgas ist seit dem 19. Jahrhundert der Katalysator für einen Entwicklungsschub, wie er in so kurzer Zeit in der Geschichte der Menschheit…
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Nachhaltige Kraftstoffe und Grundchemikalien für die Schweiz
Robuste Versorgungspfade für nachhaltige Treibstoffe und Grundchemikalien für die Schweiz zu entwickeln ist das Ziel des vom Bundesamt für Energie (BFE) finanzierten Konsortiums "reFuel.ch", das seine Kick-Off-Veranstaltung am 8. Dezember 2023 durchführte. Das Konsortium umfasst neun schweizerische Hochschulen, Universitäten und Forschungsinstitute unterschiedlicher Disziplinen sowie einen Industriepartner. Weil die Zeit für klimawirksame Lösungen drängt, werden auch politische Entscheidungsträger eingebunden werden. Anlässlich des Besuchs des schweizerischen Bundespräsidenten Alain Berset in Oman wurde ein "Memorandum of Understanding" zu nachhaltiger Energie und Energietechnologien unterzeichnet und Empa-Forscher Christian Bach konnte als Co-Koordinator von reFuel.ch einen entsprechenden "Letter of Interest" des omanischen Botschafters in der Schweiz, H.E. Mahmood Al Hassani, für eine entsprechende Zusammenarbeit im Empfang…
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Keime müssen draussen bleiben
Spitalkeime und Seuchenerreger werden nicht immer direkt von Mensch zu Mensch übertragen. Sie können sich auch über keimbelastete Gegenstände verbreiten. Empa-Forschende haben nun gemeinsam mit dem Chemiekonzern BASF, dem Labor Spiez und der Technischen Universität Berlin beschichtete Textilien entwickelt, die Krankheitserreger hemmen oder sogar abtöten. In Spitälern könnten sie künftig als antimikrobielle Vorhänge eingesetzt werden. Unzählige Male pro Tag berühren Patienten, Besucherinnen oder medizinisches Personal im Spital Oberflächen jeglicher Art. Dabei können diese Türgriffe, Geländer oder Liftknöpfe als Transportvehikel für Krankheitserreger wie Spitalkeime oder Viren dienen. Glatte Oberflächen lassen sich zwar nach einer Kontamination vergleichsweise einfach reinigen. Bei porösen Strukturen wie Textilien ist dies dagegen nicht so trivial. Dieses Problem…
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Ein Navi für die Knie-OP
Knieoperationen am Meniskus sind ein häufiger Eingriff an einer besonders komplexen Körperstelle. Empa-Forschende wollen verbesserte Grundlagen für die Medizin liefern, um die Risiken der Operation zu senken. Mit 3D-Modellen, die auf Mikro-Computertomographie-Analysen im Labor beruhen, kartieren sie das Blutgefässnetzwerk des Meniskusnorpels im Nanometerbereich. Das Kniegelenk ist eine äusserst komplexe biomechanische Errungenschaft der Evolution. Wer je selbst eine Verletzung dort erlitten hat, kennt die schmerzvollen Geduldsproben bei Diagnostik und Therapie. Ein nicht trivialer Mitspieler im anatomischen Orchester des zusammengesetzten Gelenks ist der Meniskus. Empa-Forscherinnen erstellen jetzt eine «3D-Landkarte» des kostbaren Knorpels. 3D-Modelle für die Operation Als Mondsichel-förmiges Gleitkissen dämpft der Meniskus Erschütterungen und ermöglicht die reibungslose Bewegung zwischen Ober und Unterschenkel.…
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Ich bin auch eine Batterie
Ungiftige und skalierbare Flow-Batterien auf Wasserbasis wären eine gute Lösung, um erneuerbare Energie in urbanen Gebieten zu speichern – wenn da nicht ihre sehr geringe Energiedichte wäre. Empa-Forscher David Reber will mit cleverem Materialdesign Abhilfe schaffen. Zwei farbige Flüssigkeiten, die durch Röhrchen blubbern: Sieht so die Batterie der Zukunft aus? Diese Frage will Empa-Forscher David Reber in den nächsten vier Jahren beantworten mit der Unterstützung eines «Ambizione»-Grants des Schweizerischen Nationalfonds (SNF). So genannte Redox-Flow-Batterien sind bereits seit den 1970er-Jahren bekannt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus speichern sie die Energie nicht in festen Elektroden, sondern in Tanks mit flüssigen Elektrolytlösungen. Der Lade- und Entladevorgang geschieht nicht in den Tanks selbst:…
