Aktuelles

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Wenn man Quantenmaterialien in Computerchips implementiert, ermöglicht dies den Zugang zu grundlegend neuen Technologien. Um leistungsfähige und fehlerresistente Quantencomputer zu bauen, kann man beispielsweise topologische Isolatoren mit Supraleitern kombinieren. Dieser Prozessschritt ist mit einigen Herausforderungen verbunden, die nun von Forschern aus Jülich gelöst wurden. Ihre Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology" vorgestellt. Maßgeblich beteiligt war JARA-FIT Wissenschaftler Prof. Detlev Grützmacher mit seinem Institut.

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Das Forschungszentrum Jülich und Google wollen künftig gemeinsam zu Quantencomputern forschen. Die Partnerschaft wird neben gemeinsamen Forschungsaktivitäten auch die Ausbildung von Experten auf dem Gebiet der Quantentechnologien und Quantenalgorithmen beinhalten. Maßgeblich an der Partnerschaft beteiligt sind die Institute von Prof. Thomas Lippert, Mitglied des Direktoriums und stellvertretender Sprecher des JARA-CSD und von Prof. David DiVincenzo, Direktor des JARA-FIT Instituts für Quanteninformation.

 

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Im Vorfeld der Weltleitmesse „LASER World of Photonics“ ehrten etwa 300 Gäste aus Wissenschaft und Industrie die herausragenden Leistungen von JARA-FIT Mitglied Prof. Reinhart Poprawe. Im Rahmen des für ihn veranstalteten Symposiums „Digital Photonic Production und Industrie 4.0 – was heißt das für Bildung und Forschung?“ wurde der Einsatz Poprawes für die Lasertechnik, seine zahlreichen Entwicklungen und Patente, sowie Auszeichnungen hervorgehoben.

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Elektrische Potenzialfelder verraten der Wissenschaft sehr viel über ein Material. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um einen Werkstoff zur Herstellung eines Computerchips oder um Biomoleküle handelt, wie sie in der DNA zu finden sind. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler rund um JARA-FIT Direktor Prof. Stefan Tautz, haben nun eine neue Methode entwickelt, mit der elektrische Potenzialfelder atomgenau bestimmt werden können. Die Ergebnisse zur Quantenpunkt-Mikroskopie wurden in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht.

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Im Rahmen des Verbundprojekts EFFICIENTlight - Effiziente Faser-PIC-Kopplung mittels Glasumformung auf Wafermaßstab wird eine neuartige Technologie zur effizienten Glasfaserkopplung mittels Präzisions-Glasumformung entwickelt. Sie verbessert die gängige Infrastruktur zum hoch-breitbandigen optischen Datenaustausch in Datenzentren. Das Institut für Integrierte Photonik (IPH) der RWTH Aachen, geleitet durch JARA-FIT Mitglied Prof. Jeremy Witzens, leitet das Verbundprojekt.

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Forscher aus Jülich, Polen und Japan haben einen neuen Vielteilchenzustand in einem Eisenkristall entdeckt und analysiert. Seine Existenz wirft neues Licht auf die Physik des Zusammenspiels von Elektronen und Magnonen, Anregungen eines magnetischen Systems. Maßgeblich an den Untersuchungen beteiligt sind die JARA-FIT Wissenschaftler Prof. Stefan Blügel und Prof. Claus Michael Schneider.

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Das European Research Council (ERC) hat die Liste der neuen ERC Consolidator Grant Träger bekannt gegeben. Bereits zum zweiten Mal wird JARA-FIT Wissenschaftler Prof. Christoph Stampfer mit einem Grant bedacht. Nach einem ERC Starting Grant im Jahr 2011, darf sich der Physiker nun über einen Consolidator Grant freuen. Die Förderung beträgt bis zu zwei Millionen Euro auf eine Dauer von fünf Jahren.

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Der Annual Report ist online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion. Darüber hinaus ist an der Publikationsliste die hervorragende Veröffentlichungsrate der JARA-FIT Wissenschaftler ablesbar.

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In einer Gemeinschaftsarbeit hat ein Team aus Jülich, Aachen und Turin nun ein Schaltelement entwickelt, das Informationen ähnlich dem menschlichen Gehirn speichert und verarbeitet sowie mehrere Signale parallel empfangen kann. Die beiden JARA-FIT Wissenschaftler Prof. Rainer Waser und Prof. Rafal Dunin-Borkowski sind maßgeblich an den Untersuchungen beteiligt.

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Die Informationstechnologie entwickelt sich in einem rasanten Tempo fort. Computer, Smartphones und Co. werden immer leistungsfähiger und dabei sollen die Geräte handlich bleiben. Graphen ist ein Material mit dem Potenzial diese Entwicklungen weitervoranzubringen. JARA-FIT Wissenschaftler Prof. Christoph Stampfer untersucht das Wundermaterial bereits seit geraumer Zeit ganz genau. Gemeinsam mit Dr. Gerard Verbiest und dem Team am Physikalischen Institut der RWTH Aachen nahmen die Forscherinnen und Foscher das Material Graphen mittels Ultraschall genauestens unter die Lupe.

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Skyrmionen sind kleine magnetische Wirbel, die bereits seit einiger Zeit erforscht werden. Sie haben das Potenzial die Datenspeicherung kompakter und energieeffizienter zu machen. In der Datenlogik würden Skyrmionen die „1“ darstellen. Bisher fehlte jedoch ein Pendant, das als logische „0“ dienen könnte. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Forschungszentrum Jülich ist es nun gelungen eine paritkelähnliche Magnetstruktur an einer Eisen-Germanium-Legierung nachzuweisen, die als logischer Gegenspieler für Skyrmionen dienen könnte.

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Wissenschaftler haben im Umgang mit einzelnen Molekülen ein neues Maß an Präzision erreicht. Ihnen gelang es, ein hauchdünnes Molekül auf einer ebenen Schicht aus Silberatomen aufzurichten, sodass es entgegen seiner natürlich bevorzugten Lage sicher stehen bleibt. Die künstliche Struktur verdeutlicht das Potenzial innovativer molekularer Fertigungsverfahren, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Nature schreiben.

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Ein Team deutscher und polnischer Wissenschaftler hat am Forschungszentrum Jülich erstmals die Leitfähigkeit von Metalloxidoberflächen mit atomarer Auflösung abgebildet. Mit Hilfe der neuen Technik lassen sich innovative Materialien für die Informationsverarbeitung genauer untersuchen und leichter identifizieren. Die Oxidmaterialien sollen Computer zukünftig energieeffizienter und leistungsfähiger machen. Die von den Forschern verwendete Technik der Leitfähigkeitsrasterkraftmikroskopie (engl. Local-conductivity atomic force microscopy, LC-AFM) kann im Gegensatz zu anderen Methoden auch auf schlecht oder inhomogen leitenden Oberflächen angewendet werden, die typisch für die Materialklasse sind.

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Dass ein Forschungsthema mehr als einen Anwendungsbereich haben kann, zeigt die Forschung von Dr. Christoph Bäumer. Schon während seiner Promotionszeit untersuchte der junge Wissenschaftler atomar definierte Oxidschichten. Damals jedoch vor dem Hintergrund neue Materialien für Datenspeicher zu entwickeln. Heute hat sich der Untersuchungsgegenstand nicht geändert, wohl aber das Ziel. Bäumer forscht an atomar definierten Katalysator-Schichten, um die Elektrolyse von Wasserstoff voranzubringen. Für seine Bemühungen hat der Physiker mit dem Marie-Curie-Fellowship eine Förderung der Europäischen Union erhalten.

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In der Welt der einzelnen Atome und Moleküle gelten die Gesetze unseres makroskopischen Alltags nicht mehr uneingeschränkt. In dieser Nanowelt, in der Quanteneffekte eine entscheidende Rolle spielen, betreibt Prof. Markus Ternes seine Forschung. Prof. Ternes forscht nun an der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich. Im Rahmen einer Heisenberg Professur übernahm der Physiker das Lehr- und Forschungsgebiet Spin Engineering am Lehrstuhl für Experimentalphysik der RWTH Aachen University und forscht zusätzlich am Peter Grünberg Institut, Functional Nanostructures at Surfaces (PGI-3) des Forschungszentrums Jülich.

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Der Meteorit Bishunpur, der 1895 im indischen Bundesstaat Uttar Pradesh auf die Erde fiel, könnte Aufschluss über den Magnetismus zu Beginn des Universums geben. Um dem Meteoriten seine Geheimnisse zu entlocken, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich gemeinsam mit Experten aus England und Norwegen, das Gestein mittels Elektronenholografie untersucht.

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Prof. David DiVincenzo, Leiter des JARA-FIT Instituts Quantum Information, ist ein absoluter Experte auf dem Gebiet der Quanteninformation. Im Interview beschäftigt sich der Wissenschaftler nun mit der Frage „Was kann Googles neuer Quantenprozessor?“.

Hier geht es zum Interview auf der Website der Helmholtz Gemeinschaft.

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RWTH-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Professor Markus Morgenstern, Mitglied von JARA-FIT und Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik (Festkörperphysik), haben gemeinsam mit Kollegen der Technischen Universität Wien und der University of Manchester neue Möglichkeiten für die Quanten-Elektronik entdeckt.

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Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Bis zur tatsächlichen Realisierung dieser Rechner müssen jedoch noch verschiedene Hindernisse überwunden werden. Eine der größten Hürden ist die Anfälligkeit der Qubits für Fehler. Eine sogenannte Quantenfehlerkorrektur ist hierfür die Lösung. Barbara Terhal, Mitglied von JARA-FIT, hat deshalb zusammen mit Kollegen aus Aachen und der University of Sheffield aktuelle Theorien zur Quantenfehlerkorrektur zusammengetragen und in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

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Grafische Darstellung eines „Racetrack“-Speichers.
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Physiker des Forschungszentrums Jülich und ein Mathematiker der RWTH Aachen haben berechnet, dass in dünnen metallischen Schichtsystemen nicht nur Skyrmionen, winzige magnetische Wirbel, sondern auch deren Antiteilchen, genannt "Antiskyrmionen", vorkommen können. Sie bestehen ebenfalls aus wirbelförmig geordneten Spinstrukturen, jedoch unterscheidet sich die Orientierung der Spins: statt kreisförmig wie bei einem Skyrmion sind die Spins bei seinem ungleichen Zwilling so ausgerichtet, dass sie einem vierblättrigen Kleeblatt ähneln. Mittels Supercomputing konnten die Forscher zudem ein Materialsystem vorschlagen, in dem sich Antiskyrmionen experimentell nachweisen lassen sollten: eine Doppellage von Eisen auf Wolfram.

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Das neu gegründete „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“, ein gemeinsames Forschungszentrum der RWTH und der AMO GmbH, fasst die bestehenden Aktivitäten mehrerer Arbeitsgruppen im Bereich der Physik, Materialwissenschaften und Elektrotechnik zusammen. Ziel des „Aachen Graphene & 2D-Materials Center“ ist ein schneller Wissenstransfer von der Grundlagenforschung in die Anwendung.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich ist es gemeinsam mit nationalen und internationalen Kollegen nun gelungen, die Bildung von Skyrmionen in begrenzten geometrischen Strukturen systematisch zu untersuchen und eine Karte zu erstellen, die zeigt, wie sich Skyrmionen gezielt in verschiedenen Größen und Formen erzeugen lassen. Die untersuchten Stellgrößen sind Temperatur, Breite der Materialschicht und magnetische Feldstärke.

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Wissenschaftler von JARA-FIT haben ein Laser-ähnliches Phänomen entdeckt, mit dem sich der Aufbau von organischen Molekülen in bislang unerreichter Präzision messen lässt. Der sogenannte Raser (Radiowave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) wird anders als ein Laser mit Para-Wasserstoff gepumpt und operiert nicht bei Lichtfrequenzen. Er oszilliert stattdessen kontinuierlich bei verschiedenen Radiofrequenzen um die 100 kHz, was einen genauen Fingerabdruck der molekularen Struktur ermöglicht.

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Wie verhält sich ein Ferromagnet beim Übergang in den paramagnetischen Zustand? Die Antwort auf diese Frage ist entscheidend für das Verständnis der quantenmechanischen Ursachen des Magnetismus – und zeigt vielleicht auch einen Weg zu schnelleren Datenspeichern.

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Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Das Projekt „Scalable Solid State Quantum Computing“ will die Voraussetzungen für künftige sogenannte Multi-Qubit-Systeme schaffen. Um solche Systeme mit mehreren Hundert Qubits zu ermöglichen, werden neue Technologien benötigt, etwa um die Qubits präzise zu steuern. An dem Vorhaben beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich, die RWTH Aachen und das Karlsruher Institut für Technologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt mit sechs Millionen Euro aus einem neuen Förderinstrument für innovative Zukunftsthemen.

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Die Erwartungen der Wissenschaft an Quantencomputer sind groß. Gelten sie doch als zukünftig schnellste Rechner, mit denen bestimmte schwierige Probleme lösbar sind. Einziges Manko, bis heute gibt es noch keinen Quantencomputer. Doch Experten der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich arbeiten im Rahmen des JARA-Instituts für Quantum Information an der Realisierung des Traums vom schnellsten Rechner.

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Die Nutzung des magnetischen Momentes (Spin) eines Elektrons kann zu schnellerer und energiesparender Verarbeitung von Bits und Bytes führen als dies in aktuellen Si-basierten Prozessoren der Fall ist. Die bisher erzielten Effekte zur kontrollierten Verarbeitung des Spins sind jedoch viel zu klein, um an eine praktische Nutzung zu denken. Ein Forscherteam...

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Im Rahmen der Veranstaltung „RWTH Transparent" verlieh die RWTH Aachen gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich den „Innovation Award". Gleich zwei JARA-Mitglieder waren bei der Verleihung erfolgreich und belegen mit den jeweiligen Plätzen die Plätze eins und zwei.

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Jedes neue Jahr bringt viele verschiedene interessante Veranstaltungen, Ehrungen und Forschungsergebnisse mit sich. Um die Highlights und Erfolge des vergangenen Kalenderjahres noch einmal Revue passieren lassen zu können, erstellen die JARA-Sektionen ihren alljährlichen Annual Report.

Der JARA-ENERGY Annual Report für das Jahr 2014 ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-ENERGY Annual Report kann als PDF-Datei (5 MB) heruntergeladen werden.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Frankreich, Deutschland, Großbritannien und der Schweiz verfolgen in „Magnetic Skyrmions for Future Nanospintronic Devices“, kurz „MAGicSky“, ein innovatives Konzept für neuartige Rechnerkomponenten auf der Basis von magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen.

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Eine zu starke Erwärmung von Computerchips ist ein großes Hindernis für die Entwicklung schnellerer und leistungsfähigerer Rechner und Mobiltelefone. Abhilfe verspricht eine erst vor wenigen Jahren entdeckte Materialklasse: topologische Isolatoren, die Strom mit geringerem Widerstand und weniger Wärmeentwicklung leiten als herkömmliche Materialien. Noch befindet sich die Forschung daran im Grundlagenstadium.

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Bisher waren die ReRAM Speicherzellen noch zu fehleranfällig, um Anwendung zu finden. So konnten die Zellen Informationen noch nicht langfristig genug speichern. Wissenschaftler haben nun jedoch, im Rahmen von JARA und des Sonderforschungsbereichs 917, eine Lösung für dieses Problem gefunden.

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Am gestrigen Montag starteten die Nanoelectronic Days 2015 mit interessanten Vorträgen und Diskussionen rund um das Thema saubere Informationstechnologie. Noch bis zum 30. April tauschen sich Experten aus Wissenschaft und Industrie über die aktuellen Entwicklungen und neue Ansätze zum Thema Reduzierung des Energieverbrauchs der IT-Technik, aus.

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Mit 70 erfolgreichen Nachwuchswissenschaftlern stammen die meisten der ausgewählten Forscher aus deutschen Forschungseinrichtungen. Gleich zwei der ausgezeichneten Forscher stammen von der RWTH Aachen und sind in JARA getragenen Projekten bzw. Instituten tätig.

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Der JARA-FIT Annual Report ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-FIT Annual Report 2012 kann als PDF-Datei (9 MB) heruntergeladen werden.

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Der JARA-FIT Annual Report ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-FIT Annual Report 2011 kann als PDF-Datei heruntergeladen werden.

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Der JARA-FIT Annual Report ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-FIT Annual Report 2010 kann als PDF-Datei heruntergeladen werden.

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Der JARA-FIT Annual Report ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-FIT Annual Report 2009 kann als PDF-Datei heruntergeladen werden.

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Der JARA-FIT Annual Report ist hier online abrufbar. Der Report beinhaltet neben einer aktuellen Mitglieder- und Institutsliste, auch ausgewählte Forschungsberichte. Die Forschungsberichte geben Einblick in die Arbeit und Entwicklung der Sektion.

Der JARA-FIT Annual Report 2008 kann als PDF-Datei heruntergeladen werden.

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