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Ein Tiefsttemperaturlabor für alle

Forschung bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius; 0 Kelvin) ist seit jeher eine Ideenschmiede der Physik. EU-finanzierte Wissenschaftler haben kürzlich das Milli- und Mikrokelvinregime für Nanowissenschaften und Nanotechnologien zugängig gemacht.
Ein Tiefsttemperaturlabor für alle
Nanowissenschaftliche Experimente zielen darauf ab, ein Temperaturregime zu erreichen, unter dem Quantenphänomene untersucht werden können, die andernfalls durch die Wärmebewegung übertönt werden. Mit den Untersuchungen von ultrakalten Atomen und von deren Quantenverhalten rückt eine neue Generation von Bauelementen in greifbare Nähe, und das genau dann, wenn man bei den konventionellen Mikroschaltkreisen an die Grenzen der Miniaturisierung gelangt.

In diesem Sinne vereinte das EU-finanzierte Projekt MICROKELVIN (European microkelvin collaboration) führende Tiefsttemperaturlabors. Im Einzelnen öffneten die Technische Universität Helsinki (Finnland), das Nationale Zentrum für wissenschaftliche Forschung (Centre national de la recherche scientifique, Frankreich) und die Lancaster University (Vereinigtes Königreich) ihre Mikrokelvinanlagen für externe Nutzer.

In diesen Labors kann man mit Hilfe von Kühlanlagen unterschiedlicher Typen Temperaturen bis in den Mikrokelvinbereich erreichen. Auch Messgeräte, die ein breites Spektrum von experimentellen Techniken abdecken, wurden angeboten. Während der Projektlaufzeit von MICROKELVIN erhielten 72 Nutzer aus 14 EU-Mitgliedstaaten oder assoziierten Staaten grenzüberschreitenden Zugang zu den Partneranlagen.

Es wurden gemeinsame Forschungsaktivitäten (Joint Research Activities, JRA) durchgeführt, um neuartige experimentelle Werkzeuge zu entwickeln. Eine gemeinsame Forschungsaktivität ergab neue Konzepte für eine effiziente Kühlung in Umgebungen mit unzureichender Infrastruktur. Bei einer weiteren gemeinsamen Forschungsaktivität nutzte man Nanofabrikationsverfahren zur Entwicklung von On-Chip-Kühlung und Temperaturmessung. Eine dritte gemeinsame Forschungsaktivität konzentrierte sich auf die Anwendung von Mikrokelvinmessungen zur Beantwortung von fundamentalen Fragen der Physik.

Die im Rahmen des MICROKELVIN-Projekts durchgeführte Forschung führte zu zahlreichen Neuheiten, darunter mehrere Durchbrüche, die den Weg zu Bose-Einstein-Kondensaten sowie der Entwicklung neuer Detektoren für dunkle Materie wiesen. Zudem entwickelt das Projektteam supraleitende Quanteninterferenzeinheits-Verstärker für Experimente am Quantenlimit der Empfindlichkeit.

Über seine Netzwerkaktivitäten förderte das MICROKELVIN-Projekt eine Kultur der Kooperation zwischen den Forschungslabors und Wissenschaftsgemeinden. Zu den wichtigsten Aktivitäten zählten drei Workshops sowie die Gründung der European Cryogenic Society innerhalb der Condensed Matter Division der European Physical Society.

Verschiedene Aktivitäten wie etwa Vernetzungsbestrebungen, grenzüberschreitender Zugang und gemeinsame Forschungsaufgaben haben sich als praktisch und wirkungsvoll erwiesen. Das MICROKELVIN -Projekt konnte sicherstellen, dass den Wissenschaftlern die erforderlichen Werkzeuge und Anlagen zur Verfügung stehen, um die grundlegenden Fragen der ultrakalten Physik beantworten zu können.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Tiefstemperaturlabor, Mikrokelvin-Regime, Nanowissenschaften, Nanotechnologien, Quantenphänomene, supraleitenden Quanteninterferenzeinheit
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