Wissenschaft

Uni Bern gelingt Durchbruch in der Malariaforschung

Eine internationale Forschungsgruppe um den Zellbiologen Volker Heussler von der Universität Bern hat hunderte genetische Schwachstellen des Malaria-Parasiten Plasmodium identifiziert. Diese sind in der Medikamenten- und Impfstoffentwicklung dringend erforderlich, um die Krankheit dereinst ausrotten zu können.

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Viel mehr Mikrogummi in der Umwelt als Mikroplastik

Das Profil am Reifen ist abgefahren, neue Pneus müssen her. Alltag für viele Autofahrerinnen und Autofahrer. Doch wohin «verschwinden» diese verlorenen Zentimeter des Reifenprofils? Sie landen als Mikrogummi hauptsächlich in Böden und Gewässern und zu einem kleinen Teil in der Luft. Und die Menge dieser Partikel in unserer Umwelt ist alles andere als gering, wie Forschende der Empa nun berechnet haben.

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Bakterien und Pilze arbeiten wie eine gigantische Fabrik zusammen

Unsere Böden filtern Trinkwasser und lassen Nahrungsmittel wachsen. Diese Leistung können sie jedoch nur vollbringen, weil in ihnen Tausende von Pilz- und Bakterienarten leben, die wie Räder eines Uhrwerks zusammenarbeiten. Das wiesen Forschende von Agroscope und Universität Zürich nach. Die Resultate sind kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift «Nature Communications» erschienen. Das Fazit: Je artenreicher die mikrobielle Gemeinschaft ist, desto mehr Ökosystem-Funktionen bleiben intakt – was sich positiv auf die Landwirtschaft auswirkt.

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Sinnvolles Recycling von alten Kleidern durch HSLU und Texaid

Über ein Drittel der gesammelten Altkleider können höchstens noch als Putzlappen oder Reisswolle wiederverwendet werden. Texaid und Forschende der Hochschule Luzern wollen den textilen Kreislauf nun weiter schliessen. Es hat sich gezeigt: Aus Alttextilien lassen sich Garn und Vlies für neue Teppiche und Dämmstoffe herstellen.

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Orthopädische Schrauben aus Magnesium, die sich im Körper auflösen

Wo Knochen bersten, müssen Chirurgen die Bruchstücke mit Implantaten zusammenfügen. Orthopädische Schrauben aus Magnesium, die sich mit der Zeit im Körper auflösen, ersparen Patienten eine weitere Operation nach der Heilung und mindern das Infektionsrisiko. Was mit derartigen Implantaten im Körper passiert, ist indes weitgehend unbekannt. Empa-Forscher analysieren die Korrosionsmechanismen von Magnesium, um optimale Legierungen und orthopädische Schrauben mit funktionalisierten Oberflächen zu entwickeln.

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Mit einem Origami-Vogel auf dem Weg zu intelligenten Mikrorobotern

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der ETH Zürich haben eine Mikromaschine entwickelt, die unterschiedliche Aktionen ausführen kann. Dafür werden zuerst Nanomagnete in Bauteilen des Mikroroboters magnetisch programmiert und die verschiedenen Bewegungen dann durch Magnetfelder gesteuert. Solche nur wenige Mikrometer messende Maschinen könnten beispielsweise im menschlichen Körper eingesetzt werden, um kleine Operationen durchzuführen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forschenden nun im Wissenschaftsmagazin Nature.

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Mit Technik der Berner Uni Lebertumore sicher, schonend und effizient entfernen

Viele Lebertumore galten lange Zeit als schwierig oder unmöglich zu entfernen. Eine Kombination aus schonender Operationstechnik, Bildgebung in Echtzeit und einem Navigationssystem ermöglicht die Behandlung dieser bisher nicht operierbaren Tumore. Eine neue Studie belegt nun eindrücklich den Erfolg dieser Technik, die am Inselspital und an der Universität Bern entwickelt wurde.

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Der lange Weg zum flächendeckenden Wasserstoff-Tankstellennetz in der Schweiz

Für eine Mobilität ohne fossile Energieträger gilt Wasserstoff als vielversprechende Lösung. Was indes noch fehlt, ist ein flächendeckendes Tankstellennetz. Mit ein Grund hierfür: Der Genehmigungsprozess für Planung und Bau von Wasserstoff-Tankstellen ist noch sehr unübersichtlich, da Erfahrungen weitgehend fehlen. Um hier Klarheit zu schaffen, erarbeitete die Empa zusammen mit verschiedenen Stellen einen Genehmigungsleitfaden für Tankstellenbauer, Behörden und Fachstellen – und ebnet so den Weg für ein schweizweites Wasserstoff-Tankstellennetz.

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Antibiotika mit neuartiger Wirkung gegen Antibiotika-Resistenzen

Viele lebensbedrohliche Bakterien werden zunehmend resistent gegen Antibiotika. Forschende der Universität Zürich und der Polyphor AG haben eine neue Antibiotikaklasse entdeckt, die gegen mehrere Bakterien wirksam sind und über einen einzigartigen Wirkmechanismus verfügen. Sie blockieren den Aufbau der äusseren Membran und töten so gramnegative Bakterien effektiv ab.

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Schleichender Zerfall durch Korrosion bis in den menschlichen Körper

«Korrosion» stammt vom lateinischen «corrodere», zernagen. Darunter versteht man die allmähliche Zerstörung eines Stoffes durch Einwirkung von Stoffen aus seiner Umgebung. Spezialisten der Empa nehmen solche Prozesse unter die Lupe und können Wege finden, um Materialversagen durch Korrosion zu verhindern – lange bevor sich Katastrophen wie in Genua ereignen.

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Phononische Kristalle von der EMPA um Schallwellen abzuschwächen

Einem Team von Akustikforschern der Empa ist es gelungen, makroskopische Kristallstrukturen zu bauen, die innere Drehbewegungen nutzen, um die Ausbreitung von Schallwellen abzuschwächen. Mit der Methode lassen sich sehr leichte und steife Materialien entwerfen, die auch tiefe Frequenzen besonders gut «schlucken» können, berichten sie im Fachmagazin Nature Communicatons.

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Klimawandel bedroht Schienen, Strassen und Stromversorgung

Mit dem Klimawandel nehmen Hitzeperioden, Steinschläge und Felsstürze zu – und damit die Schäden an Schienen und Strassen. Gleichzeitig sinken durch höhere Temperaturen und Trockenheit die Einnahmen der Wasserkraftwerke. Diese Entwicklung kann mittelfristig bis zu eine Milliarde Franken pro Jahr kosten. So lautet das Resultat einer Studie, welche das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) am diesjährigen Infrastrukturtag in Zürich vorgestellt hat.

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TwingTec-Drachen statt Stahlmasten und Rotoren als fliegende Kraftwerke

Es braucht nicht unbedingt Rotoren auf Stahlmasten, um Windenergie zu ernten – leichte Drachen an dünnen Seilen schaffen das auch. Das Empa-Spin-off TwingTec erforscht diese Technologie seit längerem. Letzten Herbst gelang es erstmals, automatisiert zu starten, beim Fliegen elektrische Energie zu erzeugen und wieder zu landen. Die Empa-Spezialisten werden Mitte Oktober an der 8. Airborne Wind Energy Conference in Glasgow teilnehmen. Der neueste Twingtec-Prototyp soll sich im November erstmals in die Luft erheben.

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Auf dem Weg zu sicheren Nanomedikamenten

Winzige Partikel, die gegen Krebs wirken oder problemlos jede Grenzfläche innerhalb unseres Körpers durchdringen können, sind eine grosse Hoffnung für die Medizin. Was aber mit den Nanopartikeln im Gewebe passiert und ob sie am Ende gar selbst Krankheiten auslösen, ist noch kaum erforscht. Empa-Forscher haben innerhalb eines internationalen Konsortiums nun Richtlinien für die Nanomedizin erarbeitet, um sichere Nanopartikel entwickeln zu können.

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Arbeitsklima im Strassenbau hat sich gebessert

Brütende Hitze, heisse Dämpfe und laute Maschinen – das Asphaltieren von Strassen ist ein Knochenjob. Empa-Forschende haben analysiert, ob und wie viel schädliche Emissionen entstehen, wenn regulärer «Heissasphalt» oder aber sogenannter Warmasphalt verlegt wird. Resultat: Der ökologischere Warmasphalt sticht auch in Sachen Emissionen die herkömmliche Methode aus.

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Tom Kober vom PSI erklärt die Szenarien zur Reduzierung der Klimaerwärmung

Alle drei Jahre lotet der Weltenergierat in verschiedenen Szenarien mögliche Entwicklungen des globalen Energiesystems aus. Tom Kober, Leiter der PSI-Forschungsgruppe Energiewirtschaft und einer der Hauptautoren der Studie, erklärt, was die einzelnen Projektionen bedeuten und wie sich die Klimaerwärmung reduzieren liesse.

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Warum beim Menschen die Knochen versagen

Können Analysemethoden aus der Werkstoffforschung helfen, menschliche Knochen besser zu verstehen? Ein junges Forscherteam der Empa in Thun verfolgt genau diesen Ansatz.

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Wirkstoff gegen Metastasierung von Tumoren ein Schritt näher

Forschende des Paul Scherrer Instituts sind gemeinsam mit Kollegen des Pharmaunternehmens F. Hoffmann-La Roche AG der Entwicklung eines Wirkstoffes gegen die Metastasierung von bestimmten Krebsarten einen wichtigen Schritt nähergekommen. Mithilfe der Synchrotron Lichtquelle Schweiz entschlüsselten sie die Struktur eines Rezeptors, der entscheidend an der Wanderung von Krebszellen beteiligt ist. Dadurch lassen sich Wirkstoffe identifizieren, welche die Ausbreitung von bestimmten Krebszellen über das Lymphgefässsystem des Körpers verhindern könnten. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forschenden jetzt in der Fachzeitschrift Cell.

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Mikroplastik im Trinkwasser kine Gefahr für die Menschen

Die Menge an Mikroplastik, die heute in Westeuropa im Trinkwasser vorkommt, ist keine Gefahr für den Menschen, erklärt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) in einem neuen Bericht. Darin fasst sie die jüngste Studienlage zu Mikroplastik im Trinkwasser zusammen und empfiehlt, stärker gegen den Plastikeintrag in die Umwelt vorzugehen. Zudem könnten an Mikroplastik angelagerte Chemikalien oder Bakterien durchaus eine Bedrohung für die Gesundheit darstellen.

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Die Kuh bestimmt mit, welches Kraut wächst

Angus oder Hochlandrind: Kuh ist nicht gleich Kuh, wenn es um die Vorlieben beim Fressen von verschiedenen Kraut-, Gras- und Straucharten geht. Forschungsarbeiten von Agroscope zusammen mit den Universitäten Heidelberg (D) und Göttingen (D) zeigen, dass die Rinderrasse die botanische Zusammensetzung von Weideflächen beeinflusst.

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Neuartiger Ventiltrieb von der EMPA spart 20% Treibstoff

Verbrennungsmotoren benötigen Ventile für die Zufuhr und Abfuhr der Gase. Motorenkonstrukteure wünschen sich hohe Flexibilität, um die Effizienz zu verbessern, die Schadstoffemissionen zu senken und erneuerbare Treibstoffe optimal einsetzen zu können. Bislang werden die Gaswechselventile von Viertaktmotoren über Nockenwellen angesteuert. Trotz teilweise aufwändiger Zusatzmechanik bleibt die Flexibilität solcher Motoren begrenzt.

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EMPA entwickelt Schaumstoff für Hautwunden

Schlecht heilende Wunden und starke Vernarbungen sind mehr als nur ein kosmetisches Problem; sie können die Beweglichkeit und Gesundheit eines Menschen deutlich beeinträchtigen. Empa-Forschende haben nun einen Schaumstoff entwickelt, der übermässige Narbenbildung verhindern und der Wundheilung auf die Sprünge helfen soll. Eine essenzielle Zutat: Kurkuma, der gelbe Ingwer.

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Roboter, die Schmerz fühlen und sich selbst kurieren

Ein multinationales Projekt zur Entwicklung einer neuen Generation von Robotern, die sich selbst heilen, wird über die nächsten drei Jahre von der EU mit 3 Millionen Euro unterstützt. Daran beteiligt sind Forscher der Vrije Universiteit Brussel, der University of Cambridge, der École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI-Paris), der Empa und des niederländischen Polymerherstellers SupraPolix im Rahmen des EU-Programms "Future & Emerging Technologies".

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Projekt «Zurich Heart»: Täuschend echt

Das Herz stellt die moderne Medizin noch immer vor grosse Herausforderungen. Über zehn Millionen Menschen in Europa leiden an einer Herzschwäche, und nicht wenige davon brauchen ein Spenderherz. Um die Wartezeit zu überbrücken, werden ihnen künstliche Herzpumpen eingesetzt, Komplikationen sind dabei nicht selten. Das Projekt «Zurich Heart» unter Mitwirkung der Empa entwickelt Lösungen.

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Stationäre Batterien für Heim und Netz?

Solaranlagen auf den Dächern von Wohnhäusern produzieren oft genau dann Energie, wenn die Bewohner sie nicht nutzen können. Stationäre Batterien erlauben es, diese Energie erst abends, nachts oder an einem Regentag zu nutzen. Ein Forschungsprojekt an der Empa untersucht, ob der Einsatz stationärer Batterien für die Verbraucher wirtschaftlich sinnvoll ist – und gleichzeitig Vorteile für die Energieversorger bieten kann.

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Biofilme – Die erfolgreichste WG der Welt

Biofilme sind enorm widerstandsfähige Ansammlungen von Keimen, die besonders in Spitälern zum Problem werden können. Wie ein einziges grosses Lebewesen breiten sie sich auf Wunden aus oder besiedeln Implantate und Medizinprodukte. Biomedizinische Materialien mit neuartigen Oberflächen sollen den Krankheitserregern Einhalt gebieten.

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Molekulare Energiemaschine vom PSI als Filmstar

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben mithilfe der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS eine molekulare Energiemaschine in Bewegung aufgenommen und so aufgedeckt, wie die Energiegewinnung an Zellmembranen funktioniert. Dazu entwickelten sie eine neue Untersuchungsmethode, die die Analyse von zellulären Vorgängen deutlich effektiver machen könnte als bislang. Ihre Ergebnisse veröffentlichen sie nun in der Fachzeitschrift Science.

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Neuer Wirkungsgrad-Rekord für flexible Dünnschicht-Solarzellen

Noch nie wurde eine so effiziente flexible CIGS-Solarzelle geschaffen. Empa-Forschende erreichen erstmals einen Wirkungsgrad von 20.8% – und brechen damit ihren eigenen Rekordwert.

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Raketenstarts mit Bildgebung von PSI

Raketen der Europäischen Weltraumorganisation ESA fliegen mit Unterstützung des Paul Scherrer Instituts PSI ins Weltall. In Kooperation mit dem Unternehmen Dassault Aviation gewährleistet die am PSI durchgeführte Bildgebung die Qualitätssicherung bestimmter Bauteile der Trägerraketen vom Typ Ariane 5 sowie Vega. Mithilfe der an der Neutronenquelle SINQ generierten Neutronen durchleuchten PSI-Forschende sogenannte pyrotechnische Bauteile, die in die ESA-Raketen eingebaut werden.

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Rekord-Wirkungsgrad bei Gasmotoren

Ende Mai fand in Brüssel das Abschluss-Meeting des «Horizon 2020»-Projekts «GasOn» mit der EU-Kommission statt. Ziel dieses EU-Projekts, an dem sich rund 20 Partner beteiligten – darunter auch die ETH Zürich und die Empa sowie vier europäische Automobilhersteller und namhafte Zulieferer –, war die Weiterentwicklung von Gasmotoren für Personen- und Lieferwagen. Gasfahrzeuge punkten mit niedrigen Schadstoffemissionen und dürften künftig aufgrund der Möglichkeit, mit erneuerbarer Energie betrieben zu werden, weiter an Bedeutung gewinnen.

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CO2-neutraler Treibstoff aus Luft und Sonnenlicht

Forschende der ETH Zürich haben die Technologie entwickelt, die aus Sonnenlicht und Luft flüssige Treibstoffe herstellt. Zum ersten Mal weltweit demonstrieren sie die gesamte thermochemische Prozesskette unter realen Bedingungen. Die neue solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der ETH Zürich.

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Neues Verbundmaterial mit magnetischem Formgedächtnis

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der ETH Zürich haben ein neues Material entwickelt, dessen Formgedächtnis durch Magnetismus aktiviert wird. Es handelt sich dabei um einen Verbundstoff aus zwei Komponenten. Dieser behält eine einmal vorgegebene Form bei, wenn er in ein Magnetfeld gerät. Das Besondere an dem neuen Material: Anders als bisherige formerinnernde Stoffe besteht es aus einem Polymer und darin eingelagerten Tröpfchen, einer sogenannten magnetorheologischen Flüssigkeit.

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Helfen schwimmende Kraftwerke gegen CO2-Ausstoss?

Riesige schwimmende Solarinseln auf dem Meer, die genügend Energie produzieren, um einen CO2-neutralen globalen Güterverkehr zu ermöglichen – was wie «Science Fiction» klingt haben Forschende der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts (PSI), der Empa, der Universitäten Zürich, Bern und der National University of Science and Technology (NTNU) Trondheim nun erstmals durchgerechnet, wie sie in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) schreiben.

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Massnahmenplan zur künftigen Pflanzenzüchtung

Das Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) hat zur Strategie Pflanzenzüchtung 2050 einen Massnahmenplan erarbeitet. Er konkretisiert für die zentralen Handlungsfelder der Strategie Schwerpunkte und beinhaltet detaillierte Entscheidungsgrundlagen für deren Umsetzung.

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