Jahresbericht 2023

Jahresbericht 2023 Swiss Nanoscience Institute

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3 Editorial 24 Forschung: Wissenschaftliches Beiheft Vielfältig und von hoher Qualität Die wissenschaftlichen Berichte 4 2023 in Kürze aller Nano-Argovia-Projekte 34 Nano­Argovia­Programm: und Projekte der SNI-Doktoran- 8 Swiss Nanoscience Institute: Wissens­ und Technologietransfer denschule aus dem Jahr 2023, Das interdisziplinäre Exzellenz­ mit Unternehmen aus der Nord­ 昀椀nden Sie auch auf unserer zentrum für Nanowissenschaften westschweiz Webseite www.nanoscience.ch in der Nordwestschweiz oder scannen Sie den QR-Code. 44 Nano Technology Center: 12 Studium Nanowissenschaften: Unterstützung und eigene Exzellente Vorbereitung auf eine Forschung auf höchstem Niveau Karriere an Schnittstellen verschie – Nano Imaging Lab: Wertvoller Part- dener Disziplinen ner für Forschung und Ausbildung – Zwölf Monate Vorbereitung: Erfolg- – Nano Fabrication Lab: reiche Zusammenarbeit und wert- Spezialist:innen für winzig kleine volle Erfahrung Strukturen www.nanoscience.ch – Ausgezeichnete Masterarbeit: Ti- – Ausbildung: Gemeinsame Aktivitäten Folgen Sie uns: mon Baltisberger untersuchte Bio- 昀椀lme 54 Netzwerk: – Exzellente Betreuung: Anja Car be- Zusammenarbeit über die Grenzen kam den Teaching Excellence von Disziplinen und Institutionen Award «Dienst an der Lehre» hinweg – Erster Abschluss in Medizinische – Essentiell für die Zusammenarbeit: Nanowissenschaften: Philippe Van Austausch beim Annual Event und der Stappen isolierte spezi昀椀sche beim Nano-Tech Apéro Zellregionen – Ausgezeichnet: Preise und Auszeich- – Einblick in verschiedene Gebiete: nungen für SNI-Mitglieder Blockkurse sind ein Highlight – Fit für die Zukunft: Erarbeitung ei- ner Strategie 16 SNI­Doktorandenschule: Mit Blick über den Tellerrand 56 Kommunikation und Outreach: – Optimierung der Gentherapie Die Faszination für Naturwissen­ – Vorteile von zwei Systemen nutzen schaften teilen – Dynamische Strukturen – Immer mal etwas Neues: Das SNI- – Proteinvarianten von Hefen präsen- Team testet neue Formate tiert – Grenzen zwischen Graphen und or- 58 Finanzbericht ganischen Halbleitern – Bereicherung: Assoziierte Doktorie- 60 – Organisation rende – Listen über Mitglieder und – Ausgezeichnet: PSI-Impuls-Preis für Projekte 2023 Thomas Morrtelmans – Link zum wissenschaftlichen Teil – Frauen in den Nanowissenschaften: und Impressum Vorbilder aus der Doktoranden- schule – Besondere Veranstaltungen: Exzel- lente Möglichkeiten für den inter- disziplinären Austausch 2 SNI-Jahresbericht 2023

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Liebe Kolleginnen und Kollegen, liebe SNI-Interessierte Wieder ist es an der Zeit mit dem Jahres- der Pensionierung von Dr. Markus Dür- Universität Basel. Und 2023 schlossen bericht auf das vergangene Jahr zurück- renberger hat der Nanowissenschaftler zum ersten Mal Studierende der Nanowis- zublicken. Es war mein erstes komplettes Dr. Marcus Wyss die Leitung des Nano senschaften ihr Masterstudium mit der Jahr als Direktor des SNI und in dieser Imaging Labs übernommen. Zudem ver- Vertiefungsrichtung «Medizinische Nano- Funktion durfte ich einige Highlights er- stärkte ein neuer Mitarbeiter das sechs- wissenschaften» ab. Seit 2021 können Stu- leben. köp昀椀ge Team. dierende diese viel Zuspruch erhaltende So haben wir uns 2023 viele Gedanken Ende des Jahres haben auch im Nano Vertiefungsrichtung wählen. über die Zukunft unseres einzigartigen Fabrication Lab zwei neue Mitarbeitende Das letzte Kapitel des Jahresberichts interdisziplinären Netzwerks gemacht ihre Tätigkeit aufgenommen. Zudem bietet Beispiele verschiedener Aktivitä- und an der Ausarbeitung eines Strategie- konnte die Gruppe den Reinraum im Neu- ten, die wir unternehmen, um mit der papiers gearbeitet. Dieses wird im Früh- bau des Departement Biosysteme der ETH breiten Ö昀昀entlichkeit die Begeisterung jahr 2024 verö昀昀entlicht, aber ich kann Zürich in Basel in Betrieb nehmen. Das für Natur- und Nanowissenschaften zu hier schon sagen, dass wir uns thematisch Nano Technology Center ist somit noch teilen und über die Forschung am SNI zu auf Nanoimaging und Nanofabrikation besser in der Lage, Forschende von Hoch- berichten. So informieren wir seit Beginn fokussieren und die Zusammenarbeit in schulen und aus der Industrie mit ihren des Jahres 2023 mit einer neu gestalteten unserem Netzwerk stärken werden. Wir Arbeiten in den Bereichen Abbildung und Webseite über das SNI und haben inter- werden uns veränderten äusseren Bedin- Analyse von Ober昀氀ächen sowie Mikro- essierten Erwachsenen, Jugendlichen gungen anpassen und damit dafür sorgen, und Nanofabrikation zu unterstützen, und Kindern auch bei Zugfahrten natur- dass wir mit unseren Aktivitäten im Be- sowie mit eigener Forschung das Angebot wissenschaftliche Experimente und Bas- reich Forschung, Service und Lehre einen kontinuierlich zu erweitern. teleien angeboten. Beitrag zur Lösung von Herausforderun- Die Forschung in den Nanowissen- Der Jahresbericht 2023 gibt anhand gen unserer Gesellschaft liefern werden. schaften ist und bleibt ein elementarer der ganz unterschiedlichen Beispiele ei- Die geplante Fokussierung wird uns hel- Bestandteil des SNI. Dabei unterstützen nen Überblick über die Arbeit der SNI- fen, das SNI zu positionieren und das SNI wir sowohl grundlagenwissenschaftliche Mitglieder im vergangenen Jahr. Viel 昀椀t für die Zukunft zu machen – sowohl in wie auch angewandte Projekte. Zwei Ka- Spass beim Durchblättern. der Forschung und Ausbildung wie auch pitel des Jahresberichts widmen sich Er- bei den Dienstleistungen und beim Know- gebnissen aus Forschungsprojekten, die Mit herzlichen Grüssen how- und Technologietransfer. von SNI-Mitgliedern verö昀昀entlicht bzw. Ein weiteres Highlight war auf jeden von Teams im Nano-Argovia-Programm Fall der Annual Event 2023, bei dem die 2023 erzielt wurden. SNI-Mitglieder zum ersten Mal im Kanton Ein weiterer Eckpfeiler unserer Arbeit Aargau zusammen kamen. Veranstaltun- ist seit jeher die Ausbildung exzellenter gen wie diese sind für unsere interdiszi- junger Wissenschaftler:innen, die sich bei Prof. Dr. Martino Poggio plinäre Gemeinschaft unerlässlich, um uns wertvolles Spezialwissen aneignen, SNI-Direktor uns gegenseitig über unsere Aktivitäten aber auch lernen, über den Tellerrand der zu informieren, neue Kontakte zu knüp- eigenen Forschung zu blicken. Sie sind fen und Ideen für gemeinsame Projekte daher bestens vorbereitet, um an Schnitt- zu generieren. Nicht nur im Bereich For- stellen verschiedener Disziplinen zu ar- schung ist ein Anlass wie dieser wichtig beiten. Zusammenfassungen der im Jahr – auch unsere beiden Serviceeinheiten 2023 abgeschlossenen Dissertationen in- Nano Imaging Lab und Nano Fabrication nerhalb der SNI-Doktorandenschule ge- Lab pro昀椀tieren von dem Austausch und ben dabei Einblicke in die vom SNI unter- der Möglichkeit das gesamte Netzwerk stützten Projekte. über die breit gefächerten Dienstleistun- Auch beim Studium der Nanowissen- gen zu informieren. schaften gab es einige Highlights. So er- Für die beiden Serviceteams, die zu- hielt die Studienkoordinatorin Dr. Anja sammen das Nano Technology Center bil- Car für ihren exzellenten Einsatz den den, war 2023 ein wichtiges Jahr. Nach Teaching Award «Dienst an der Lehre» der SNI-Jahresbericht 2023 3

2023 in Kürze Erster Abschluss in Medizinische Nanowissenschaften Philippe Van der Stappen hat als erster Nanostudierender seinen Master in der neu angebotenen Vertiefungsrichtung «Medizinische Nanowissenschaften» ab- geschlossen. Seite 14 Erfolgreiche INASCON Studierende und Doktorierende der Nanowissenschaften haben im Sommer 2023 die Konferenz INASCON in Basel organisiert. Das vielfältige Programm hat die Teilnehmenden aus 15 Ländern begeistert und dafür gesorgt, dass ih- nen Basel als spannender Forschungs- standort in Erinnerung bleibt. Seite 13 Vielfältige Forschung Fünf SNI-Doktorierende haben 2023 ihre Doktorarbeiten abgeschlossen. Sie haben dazu an den Departementen Biozentrum, Chemie, pharmazeutische Wissenschaf- ten und Physik gearbeitet. Ein assoziier- ter Doktorand war an der Empa tätig. Seite 16 Zehnjähriges Jubliäum Im neuen Rein­ Frauen in den Nanowissenschaften Im Jahr 2013 haben die ersten Doktorie- raum des Nano Sie studieren, sitzen an ihrer Doktorarbeit, forschen, lehren renden ihre Arbeiten an der SNI-Dokto- Fabrication Labs, oder führen Forschungsgruppen. Die Vielfalt der Frauen, die randenschule begonnen. Das SNI-Team der Ende 2023 in sich für Nanowissenschaften und ihre unterschiedlichen Aufga- lud daher im Sommer 2023 zu einer Ju- Betrieb genom­ ben begeistern, ist gross. Wir portraitieren einige der zum SNI biläumsfeier ein, zu der sich zahlreiche men wurde, be昀椀n­ gehörenden Frauen und möchten auf diese Weise Mädchen aktuelle und ehemalige Doktorierende det sich auch ein und junge Frauen zu einer Karriere in den Naturwissenschaften sowie Projektleitende zu einem lockeren ­ animieren. neues Elektronen Austausch trafen. strahllithogra昀椀e­ Seite 57 Seite 21 System. Neuer Reinraum in Betrieb Vielfältiges Angebot Das Nano Fabrication Lab des SNI konnte Ende 2023 einen an- Im Jahr 2023 gab es zahlreiche Gelegen- gemieteten Reinraum im Neubau des Departements Biosys- heiten mehr über das SNI und Nanowis- teme der ETH Zürich in Basel in Betrieb nehmen. Das inzwi- senschaften zu erfahren – im Zug, auf schen auf vier Mitarbeitende angewachsene Team ist nun noch dem Rüeblimärt, an Schulen, bei Wissen- besser in der Lage Aufträge im Bereich der Mikro- und Nanofa- schaftsfestivals oder auf unserer neuen brikation zu bearbeiten. Webseite und den Social Media-Kanälen. Seite 49 Seite 56 4 SNI-Jahresbericht 2023

Der ehemalige Doktorand Die Studienkoordinatorin Timon Baltisberger erhielt den Thomas Mortelmans bekam den Anja Car wurde mit dem Teaching Preis für die beste Masterarbeit in PSI-Impuls-Preis verliehen. Award «Dienst an der Lehre» Nanowissenschaften an der ausgezeichnet. Universität Basel. Neuer Leiter im NI Lab Bis zuletzt alles unter Kontrolle 2023 übernahm Dr. Marcus Wyss die Lei- In unserem Körper sterben jeden Tag Millionen von Zellen. tung des Nano Imaging Labs von Dr. Mar- Viele davon töten sich selbst. Anders als gedacht, platzen die kus Dürrenberger. Zellen an ihrem Lebensende jedoch nicht einfach. Stattdessen Seite 46 fungiert ein Protein als Sollbruchstelle, an der die Zellhülle aufreisst. Neuer Herstellungsprozess für Seite 27 therapeutische Nanovesikel Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben Neuartiger Probenträger aus Kunststoff eine neuartige Methode entwickelt, mit Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben einen neuartigen Po- der sich therapeutische Nanovesikel e昀케- lymerträger entwickelt und getestet, der sich bestens für die zient herstellen lassen. Untersuchung von Kristallen an Synchrotron- und Freie-Elekt- Seite 25 Zum ersten Mal ronen-Röntgenlaserquellen eignet. fand der SNI Seite 28 Untersuchung von «magischem» Annual Event im Graphen Kanton Aargau Elektronenstrahllithogra昀椀e auch auf unebenen Flächen Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben statt. Alessandro möglich ein zweischichtiges Graphen-Bauelement Bruno wurde für Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode mithilfe des Rasterkraftmikroskops im sein exzellentes entwickelt, um auf unebenen Flächen die Elektronenstrahlli- Pendelmodus untersucht und gezeigt, Poster, Elizaveta thogra昀椀e anwenden zu können. dass sich sowohl Strom昀氀uss wie auch Ma- Maksimova für Seite 29 gnetisierung in dem Bauelement mit der ihren hervoragen­ verwendeten Methode einstellen lassen. den Vortrag aus­ Seite 25 gezeichnet. Dank Kühlung erhöhte Kohärenz Ein Forschungsteam hat die Kohärenz ei- nes Elektronenspins in einem Galliumar- senid-Quantenpunkt auf erstmals über eine halbe Mikrosekunde verlängert, in- dem sie die Elektronenspin-Kernspin- Wechselwirkung nutzten und damit eine Abkühlung des Spinsystems auf 100 Mikrokelvin bewirkten. Seite 26 SNI-Jahresbericht 2023 5

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Von den Grundlagen bis zur Anwendung Im interdisziplinären Forschungsnetzwerk des SNI arbei­ ten Forschende an grundlagenwissen­ schaftlichen und angewandten Fragestellungen. Die Vernetzung mit Industrieunternehmen sichert den Wissens­ und Technologietransfer und leistet damit einen Beitrag zu der Lösung ganz unterschiedlicher Herausforderungen, vor denen unsere Gesellschaft heute steht. Mehr dazu ab Seite 34 Im Nano­Argovia­Projekt NanoHighSens arbeiten For­ schende der FHNW und der Firma Camille Bauer Metra­ watt AG zusammen, um einen neuartigen Stromsensor zu entwickeln. Er soll bestehende Technologien in Bezug auf Bandbreite und Au昀氀ösung übertreffen und neue Standards für Stromqualitätsmess­ geräte erfüllen. (Bild: J. Pascal, FHNW) SNI-Jahresbericht 2023 7

Swiss Nanoscience Institute: Das inter disziplinäre Exzellenzzentrum für Nanowissenschaften in der Nordwestschweiz Das Swiss Nanoscience Institute (SNI) an der Uni- versität Basel ist ein Exzellenzzentrum für Nano- wissenschaften und Nanotechnologie, das 2006 auf Initiative des Kantons Aargau und der Universi- tät Basel gegründet wurde. 20% Die Grundlage des SNI bildet ein Netzwerk mit For- 20% der SNI-Mitglieder schenden der führenden Forschungseinrichtungen sind Frauen. der Nordwestschweiz. Sie arbeiten an grundlagen - wissenschaftlichen oder angewandten Fragestel- lungen in den Nanowissenschaften und der Nano- technologie. Zudem engagieren sie sich in der Ausbildung junger Nanowissenschaftler:innen, die 12+5+5 über ein breites interdisziplinäres Knowhow verfü - gen und bestens vorbereitet sind, um an Schnitt- Zwölf Studierende haben 2023 stellen verschiedener Disziplinen zu arbeiten. das Bachelorstudium abgeschlossen, Fünf Studierende haben erfolg reich ihr Masterstudium in Nano wissenschaften Um diese interdisziplinäre Ausbildung voranzutrei- beendet. Fünf Doktorierende haben ihre ben, koordiniert das SNI das schweizweit einzigar- Dissertation erfolgreich abgeschlossen. tige Studium der Nanowissenschaften an der Uni- versität Basel, das Studierende mit einem Bachelor und einem Master in Nanowissenschaf- ten abschliessen können. Zudem betreibt das SNI eine Doktorandenschule, die interessierte Nach- wuchsforschende aus der ganzen Welt anzieht. Die Ausbildung und Forschung unterstützt auch das 40 Nano Technology Center des SNI, zu dem die bei - den Serviceeinheiten Nano Imaging Lab und Nano Im Jahr 2023 gehörten 40 Doktorierende Fabrication Lab gehören. Die insgesamt 10 Mitar zur SNI-Doktorandenschule. - beitenden stehen Kund:innen von Hochschulen und Firmen zur Verfügung, um deren Forschung im Bereich der Abbildung und Analyse sowie der Nano- und Mikrofabrikation zu unterstützen. 8 SNI-Jahresbericht 2023

167 Zum SNI-Netzwerk gehören 167 Mitglieder. (Projektleitende, Doktorierende, 10 Management, freiwillige Mitglieder, Das SNI-Netzwerk umfasst zehn Partner. Nano Fabrication Lab Dazu gehören als Forschungs- und Nano Imaging Lab) institutionen die Universität Basel, die Hochschulen für Life Sciences und Technik der Fachhochschule Nord- westschweiz (FHNW), das Paul Scherrer 14 Institut PSI, das Centre Suisse Von den insgesamt 53 Doktorierenden, d'Electronique et de Microtechnique die bisher ihre Dissertation (CSEM) in Allschwil, das Departement abgeschlossen haben, arbeiteten Biosysteme der ETH Zürich in Basel und Ende 2023 14 bei einer Forschungs- die Technologietransferzentren A NAXAM institution oder einem Bundesamt. und Swiss PIC. Das Hightech Zentrum 49 Aargau sowie Basel Area Business & Im Jahr liefen im SNI-Netzwerk Innovation ergänzen das Netzwerk. 49 Projekte – davon 9 im angewandten Nano-Argovia-Programm und 40 in der SNI-Doktorandenschule. 39 9 Mio. 39 der 53 ehemaligen Das SNI hatte 2023 Ausgaben von etwa Doktorierenden des SNI sind neun Millionen Schweizer Franken (ohne in einem Industrieunternehmen Kosten für Gebäude), von denen rund beschäftigt. 6.4 Millionen vom Kanton Aargau und 82 2.6 Millionen von der Universität Basel Im Jahr 2023 waren im Bachelorstudium getragen wurden. 56 Studierende eingeschrieben, im Masterstudium 26. 45 80+126 Im Jahr 2023 wurden 45 Im Jahr 2023 haben 80 Kund:innen den Verö昀昀entlichungen in renommierten Service des Nano Fabrication Labs in An- Wissenschaftszeitschriften mit spruch genommen. Das Nano Imaging Beteiligung von SNI-Mitgliedern >5500 Lab erhielt 2023 mehr als 180 Aufträge verö昀昀entlicht. Mehr als 5500 Interessierte folgen den von 126 verschiedenen Kund:innen, wo- Social Media-Kanälen des SNI auf bei diese Aufträge oft mehrere Tage in LinkedIn, X, Instagramm und YouTube. Anspruch nehmen. SNI-Jahresbericht 2023 9

Das Swiss Mit Wurzeln im Kanton Aargau und gruppen mitzuarbeiten und einen Einblick in ange- Nanoscience an der Universität Basel wandte Projekte der Industrie zu bekommen. Institute wurde Das SNI wurde 2006 vom Kanton Aargau und der Insgesamt haben bisher 285 Studierende in Basel 2006 auf Initiative Universität Basel gegründet um Forschung und Aus- einen Bachelorabschluss in Nanowissenschaften er- des Kantons bildung in den Nanowissenschaften und der Nano- worben, 216 Studierende haben den Master in Nano- Aargau und der technologie in der Nordwestschweiz voranzutreiben. wissenschaften erfolgreich abgeschlossen. Ende Universität Basel Nanotechnologien spielen im Kanton Aargau in 2023 waren 56 Studierende im Bachelorprogramm gegründet. Forschung und Industrie eine wichtige Rolle und und 26 junge Nachwuchswissenschaftler:innen im sind eines der Fokusthemen des Hightech Aargau- Masterprogramm eingeschrieben. Programms, mit dem der Kanton die Zusammenar- Für viele Studierende des Nanostudiums ist der beit zwischen Unternehmen, Hochschulen und For- nächste Schritt eine Promotion. Manche bewerben schungseinrichtungen fördert. Die zahlreichen er- sich dazu um ein Projekt in der 2012 gegründeten folgreichen Forschungsprojekte des SNI, bei denen SNI-Doktorandenschule. 2023 arbeiteten 40 Dokto- Forschende über verschiedene Disziplinen und Ins- rierenden an ihren Projekten, die zu einem grossen titutionen hinweg erfolgreich zusammenarbeiten, Teil einen interdisziplinären Charakter haben. Die unterstützen diese Strategie im Kanton Aargau und Doktorierenden kamen dabei aus allen Teilen der bieten Firmen aus dem Aargau, Solothurn und den Welt. Fünf Doktorierende haben 2023 ihre Arbeit er- beiden Basler Halbkantonen Zugang zu neuen wis- folgreich abgeschlossen. Acht neue Projekte wurden senschaftlichen Erkenntnissen und Technologien. genehmigt und werden 2024 starten. Das SNI hatte im Jahr 2023 Ausgaben von etwa Mehr als 70% der bisherigen 53 Absolvent:innen neun Millionen Schweizer Franken, von denen etwa der SNI-Doktorandenschule blieben auch nach dem 6.4 Millionen vom Kanton Aargau und 2.6 Millionen Abschluss der Dissertation in der Schweiz. von der Universität Basel getragen wurden. Wichtiger Beitrag zur Sichtbarkeit des SNI Die Grundlage Engagierte Mitglieder im Netzwerk Grundlagenwissenschaften bilden die Basis der For- des SNI ist sein Das Swiss Nanoscience Institute ist ein Netzwerk von schungsarbeit am SNI. Neben den verschiedenen interdisziplinäres Forschenden aus verschiedenen Disziplinen, die sich Projekten, die im Rahmen der Doktorandenschule Netzwerk mit an unterschiedlichen grundlagenwissenschaftlichen gefördert werden, unterstützt das SNI auch die Forschenden der oder angewandten Forschungsprojekten beteiligen. grundlagenwissenschaftliche Forschung der beiden führenden Die Forschenden kommen dabei von den führenden Argovia-Professoren Dr. Roderick Lim und Dr. Mar- Wissenschafts­ Wissenschaftsinstitutionen der Nordwestschweiz. tino Poggio. Beide tragen mit ihren Arbeiten zur institutionen in Beteiligt sind Mitarbeitende der Departemente Bio- exzellenten Reputation des SNI bei. der Nordwest­ medizin, Chemie, Pharmazeutische Wissenschaften, Darüber hinaus unterstützt das SNI die For- schweiz. Physik, Umweltwissenschaften und dem Biozentrum schung von Prof. Dr. Patrick Maletinsky, dessen For- der Universität Basel sowie von der Hochschule für schungsgruppe am Departement Physik sich auf die Life Sciences und der Hochschule für Technik der Entwicklung und Anwendung von Quantensensoren Fachhochschule Nordwestschweiz in Muttenz und für die Bildgebung im Nanometerbereich und die Windisch, vom Paul Scherrer Institut, dem Departe- Untersuchung fortschrittlicher magnetischer Mate- ment Biosysteme der ETH Zürich in Basel, dem Cen- rialien konzentriert. Ausserhalb der Universität Ba- tre Suisse d’Electronique et de Microtechnique sel unterstützt das SNI drei Titularprofessoren: Dr. (CSEM) in Allschwil und den beiden Technologie- Thomas Jung, Dr. Michel Kenzelmann und Dr. Frith- transferzentren ANAXAM und Swiss PIC. Im Bereich jof Nolting, die einen Lehrauftrag am Departement des Wissens- und Technologietransfers arbeitet das Physik der Universität Basel haben und mit ihren SNI ebenfalls mit dem Hightech Zentrum Aargau in Forschungsgruppen am PSI tätig sind. Brugg sowie mit Basel Area Business & Innovation zusammen. Austausch mit Industrieunternehmen Das SNI unterstützt den Transfer von wissenschaftli- Das SNI bildet Nachwuchs mit breiter Wissensbasis chen Erkenntnissen und Technologien in die Indust- exzellente Nach­ Vor zwanzig Jahren hat die Vorläuferinstitution des rie durch das Nano-Argovia-Programm. Seit seiner wuchsforschende SNI den Bachelor- und Masterstudiengang «Nanowis- Gründung hat das SNI mehr als 100 Projekte in Zu- aus, die bestens senschaften» an der Universität Basel etabliert. Die sammenarbeit von Firmen und Forschungsinstitutio- geeignet sind um Studierenden bekommen im Bachelorstudium zu- nen aus der Nordwestschweiz in diesem erfolgreichen an Schnittstellen nächst eine umfassende Grundausbildung in Biolo- Programm gefördert. 2023 wurden insgesamt neun verschiedener gie, Chemie, Physik und Mathematik. Im Laufe des dieser angewandten Forschungsprojekte unterstützt. Disziplinen zu anspruchsvollen Studiums können sie dann mehr Vier der Partner昀椀rmen kam dabei aus dem Kanton arbeiten. und mehr eine Fachrichtung einschlagen, die den Aargau, fünf aus einem der beiden Basler Halbkan- persönlichen Interessen entspricht. tone. Die Zusammenarbeit mit der Industrie wird Schon früh in der Ausbildung erhalten die Studie- auch durch die beiden Technologietransferzentren renden die Möglichkeit in verschiedenen Forschungs- ANAXAM und Swiss PIC gefördert. 10 SNI-Jahresbericht 2023

Departement Biozentrum Chemie Departement Physik Departement CSEM Umweltwissen- Universität Basel Allschwil schaften SNI Nano Fabrication Lab Nano Imaging Lab Departement Departement Biomedizin Pharmazeutische Hochschule für Life Wissenschaften Sciences FHNW ANAXAM Hochschule für Technik FHNW D­BSSE ETHZ Basel Paul Scherrer Institut PSI Swiss PIC Forschungsgruppen der führenden Forschungs- institutionen in der Nordwestschweiz bilden das interdisziplinäre Netzwerk des SNI. Sie arbeiten an grundlagenwissenschaftlichen und angewand- ten Projekten und gewährleisten exzellente For- schungsarbeit. (Hintergrundbild: iStock) Das Nano Exzellenter Service durch das Nano Informieren und interessieren Technology Cen­ Technology Center Dem SNI-Team ist es nicht nur ein wichtiges Anlie- ter mit den Partnern aus der Akademie und Industrie steht das gen hervorragende Wissenschaftler:innen auszubil- beiden Service­ SNI auch für verschiedene Dienstleistungen zur Ver- den, exzellente Forschung zu betreiben und ein ge- einheiten Nano fügung. Bereits seit 2016 gehört das Nano Imaging fragter Partner für Dienstleistungen zu sein, sondern Imaging Lab und Lab (NI Lab) zum SNI und bietet mit seinem sechs- auch über SNI-Aktivitäten zu informieren und das Nano Fabrication köp昀椀gen Team einen umfassenden Service im Be- Interesse für Naturwissenschaften zu wecken. Lab unterstützt reich der Abbildung und Analyse von Ober昀氀ächen Durch die Teilnahme an Science Festivals, Aus- Forschende in an. Im Jahr 2022 kam mit dem Nano Fabrication Lab stellungen, Märkten und über Laborführungen sowie den Bereichen (NF Lab) eine zweite Serviceeinheit dazu. Im NF Lab neue Formate wie «MINT unterwegs» kommen die Abbildung und wurden zunächst bestehende Aktivitäten und Infra- SNI-Mitarbeitenden in Kontakt mit verschiedenen Analyse sowie struktur aus dem Departement Physik gebündelt, Gruppen, die Einblicke in den Laboralltag und die Mikro­ und Nano­ um so einen professionellen und e昀昀ektiven Service Nanowelt bekommen. Zudem stellt das SNI Informa- fabrikation. auf dem zukunftsträchtigen Gebiet der Nanofabri- tionen in Form von Videos, Broschüren, Mitteilun- kation anbieten zu können. Im Jahr 2023 konnten gen und einem elektronischen Magazin zusammen, nun auch neue Geräte angescha昀昀t und ein zweiter die über verschiedene Social Media-Kanäle unter- Reinraum in Betrieb genommen werden. schiedliche Zielgruppen erreichen. SNI-Jahresbericht 2023 11

Studium Nanowissenschaften: Exzellente Vorbereitung auf eine Karriere an Schnittstel- len verschiedener Disziplinen Studierende im Nanowissenschaftsstudium an der Universität Basel bekommen im Grundstudium eine breite naturwissenschaftliche Aus- bildung und spezialisieren sich zunehmend im Laufe ihres Bachelor- und Masterstudiums. Sie können im Masterprogramm zwischen den Vertiefungen Medizinische Nanowissenschaften, Molekularbiologie, Nanochemie oder Nanophysik wählen. Weiterhin pro昀椀tieren sie aber von einem interdisziplinären Angebot und bekommen so Einblick in ganz unterschiedliche Forschungsfragen und -ansätze. Die jungen Forschenden lernen im Studium die «Sprache» der unter- schiedlichen Disziplinen. Sie sind so bestens ausgebildet, um nicht nur als Spezialist:innen die Forschung und Entwicklung von Neuerun- gen zum Wohl unserer Gesellschaft voranzutreiben, sondern auch an den Schnittstellen verschiedener Disziplinen erfolgreich zu agieren. Ende 2023 waren 56 Studierende im Bachelorprogramm und 26 im Masterprogramm eingeschrieben. Zwölf Studierende haben das Ba- chelorstudium erfolgreich abgeschlossen, fünf haben ihr Studium mit einem Masterabschluss beendet. 12 SNI-Jahresbericht 2023

Studierende der Nanowissen­ schaften haben zusammen mit Doktorierenden der SNI­Dokto­ randenschule die INASCON 2023 organisiert. Zwölf Monate Vorbereitung ten aus Basel hatte alle Hände voll zu tun, diese Ver- Erfolgreiche Zusammenarbeit und anstaltung zu einem vollen Erfolg werden zu lassen. wertvolle Erfahrung Die jungen Forschenden stellten ein abwechslungs- reiches Programm mit renommierten Sprecher:innen zusammen, kümmerten sich um die Finanzierung, Im August 2023 kamen in Basel über 60 Studierende bewarben die Veranstaltung und führten sie profes- und Doktorierende von 26 Universitäten aus 15 Län- sionell durch. Für alle Beteiligten war es eine arbeits- dern zur INASCON 2023 (International NAnoscience reiche und bewegte Zeit, in der sie viel gelernt haben. Student CONference) zusammen. Diese Nano-Konfe- Sie haben dazu beigetragen, dass Basel den Teilneh- renz fand zum ersten Mal 2007 in Silkeborg (Däne- menden der INASCON als lebenswerte Stadt und in- mark) statt und wurde seither in acht verschiedenen teressanter Forschungsstandort in Erinnerung blei- Ländern abgehalten. Basel war 2023 bereits zum drit- ben wird. ten Mal Gastgeber der Konferenz. Bericht über die INASCON in SNI INSight: Das achtköp昀椀ge Organisationskomitee mit Stu- https://bit.ly/42juyRX dierenden und Doktorierenden der Nanowissenschaf- Im August 2023 kamen für die INASCON mehr als 60 Studie­ rende und Dokto­ rierende der Nanowissen­ schaften aus 15 Ländern in Basel zusammen. (Bild: P. Dani) SNI-Jahresbericht 2023 13

Ausgezeichnete Exzellente Betreuung Erster Abschluss Masterarbeit Anja Car bekam den in Medizinische Nano­ Timon Baltisberger Teaching Excellence Award wissenschaften untersuchte Bio昀椀lme «Dienst an der Lehre» Philippe Van der Stappen iso­ lierte spezi昀椀sche Zellregionen Timon Baltisberger hat 2023 den Preis Das Nanowissenschaftsstudium ist her- für die beste Masterarbeit in Nanowis- ausfordernd. Die Studierenden erklären Seit September 2021 haben Studierende senschaften an der Universität Basel be- aber immer wieder, dass sie die familiäre der Nanowissenschaften an der Universi- kommen. Atmosphäre untereinander schätzen und tät Basel die Möglichkeit «Medizinische Er hat in der prämierten Arbeit belegt, dass sie hervorragend betreut werden. Nanowissenschaften» in ihrem Masterstu- dass Vibrio cholerae Bakterien im Inne- Aufgrund zahlreicher positiver Rück- dium als Vertiefungsfach zu wählen. 2023 ren eines Bio昀椀lms toleranter gegenüber meldungen von Studierenden der Nano- hat der junge Aargauer Philippe Van der verschiedenen Antibiotika sind als Kultu- wissenschaften wurde die Studiengangs- Stappen als erster seinen Master in dieser ren, die schüttelnd in Flüssigmedium koordinatorin Dr. Anja Car 2023 für den nanomedizinisch geprägten Ausrichtung wachsen. von der Universität Basel verliehenen abgeschlossen. Die Ergebnisse tragen dazu bei, Bio- Teaching Excellence Awards 2023 «Dienst Für seine Masterarbeit hat er einen 昀椀lme, die in der Natur eine grosse Rolle an der Lehre» nominiert und anschlie- Argovia-Grant bekommen, um an der Mo- spielen und zu hartnäckigen Infektionen ssend von Studiendekaninnen und -deka- nash University (Clayton, Australien) in beim Menschen führen können, besser nen der Universität als Preisträgerin aus- der Gruppe von Professor Dr. Alex de zu verstehen. gewählt. Im Mai 2023 bekam Anja Car Marco zu arbeiten. Er hat dort eine Me- Im Anschluss an sein Masterstudium diese Auszeichnung verliehen, die ein thode entwickelt, um bestimmte Regio- in Nanowissenschaften hat der junge Aar- Beleg für ihr ausserordentliches Engage- nen einer Zelle zu isolieren. Diese soge- gauer begonnen an der Universität Basel ment zum Wohle der Studierenden ist. nannten subzellulären Regionen können seine Doktorarbeit zu schreiben. Jedoch Beitrag über den Werdegang von Anja Car: für verschiedene nachgeschaltete Unter- nicht – wie man vermuten könnte – über https://bit.ly/3QM68eG suchungen wie die Analyse der gesamten ein biologisch-medizinisches Thema, son- Video mit Anja Car: Proteine (Proteomik) oder der Genexpres- dern in der Quantenphysik. Das zeigt ein- https://youtu.be/mgfWGBSfYCg sion (Transkriptomik) verwendet werden. mal mehr, wie vielfältig die Nanostudie- Beitrag über den Auslandsaufenthalt von renden ausgebildet sind. Philippe Van der Stappen: https://bit.ly/40SVOWR Bericht Masterarbeit Timon Baltisberger: https://bit.ly/3sOb7Ue «Durch ihr unermüdliches Video mit Timon Baltisberger: Engagement trägt Anja Car https://youtu.be/4zZjnvX­qUQ massgeblich zum Erfolg des «Die Vertiefungsrichtung Medi­ einzigartigen Studiengangs zinische Nanowissenschaften Nanowissenschaften bei. Als ist etwas ganz Besonderes, da Koordinatorin leistet sie ausser­ sich das Vorlesungsangebot «Timon hat in seiner Masterar­ ordentliches – und das aus über mehrere Departemente er­ beit den Grundstein dafür ge­ organisatorischer und mensch­ streckt. Man erhält einzigartige legt wie wir die Wirksamkeit licher Sicht.» Einsichten – von Molekularer von Antibiotika in bakteriellen Prof. Dr. Philipp Habegger Medizin über Biokompatibilität Gemeinschaften untersuchen Studiendekan Philosophisch-Na- bis zur Datenanalyse bildge­ können.» turwissenschaftliche Fakultät, bender Verfahren.» Prof. Dr. Knut Drescher, Universität Basel Philippe Van der Stappen, Biozentrum, Universität Basel Biozentrum, Universität Basel 14 SNI-Jahresbericht 2023

SNI-Direktor Martino Poggio (ganz links) mit Bachelor- Absolvent:innen der Nanowissenschaften des Jahres 2023. Die Studierenden haben den ersten wichtigen Schritt in ihrer wissenschaftlichen Karriere erfolgreich abgeschlossen und können sich jetzt auf eine span- nende Fortsetzung im Master freuen. (Bild: A. Car) Einblick in verschiedene Gebiete Blockkurse sind ein Highlight Wenn wir unsere Studierenden nach Highlights im Studium befragen, nennen viele von ihnen die Blockkurse. Die Studierenden absolvieren diese im fünften und sechsten Semester des Bachelorstudiums. Dabei arbeiten sie in unter- schiedlichen Forschungsgruppen an eigenen kleinen Projekten. Sie bekom- men damit Einblicke in aktuelle Forschungsthemen, lernen wissenschaftli- ches Arbeiten und knüpfen Kontakte mit Arbeitsgruppen an unterschiedli- chen Institutionen. Die Studierenden können sich bei den Blockkursen zudem noch einmal vergewissern, welche Themen sie besonders interessieren, um dann im Masterstudium die entsprechenden Vertiefungen wählen zu können. Im Jahr 2023 standen den Studierenden 45 verschiedene Blockkurse an unterschiedlichen Departementen der Universität Basel, der FHNW Hoch- schule für Life Sciences, der Empa, der EPFL, dem PSI und dem Adolphe Merkle Institute zur Wahl. Ergebnisse aus den Blockkursen präsentieren die Studierenden am Ende des sechsten Semesters auf der selbst organisierten Konferenz «Small Talk». Dabei halten sie vor einem interdisziplinären Publikum je einen Vortrag und stellen ein weiteres Thema auf einem Poster vor. Bei der «Small Talk»-Konferenz präsentieren die Stu- dierenden Ergebnisse aus den Blockkursen – dabei entwerfen sie auch jedes Jahr ihren eigenen Flyer für die Veranstaltung. SNI-Jahresbericht 2023 15

SNI-Doktorandenschule: Mit Blick über den Tellerrand Die Doktorierenden der SNI-Doktorandenschule absolvieren ihre Dok- torarbeiten in Forschungsgruppen an der Universität Basel, dem Paul Scherrer Institut, der Fachhochschule Nordwestschweiz oder dem De- partement Biosysteme der ETH Zürich in Basel. Sie sind in ihre Arbeits- gruppen bestens integriert und erhalten dort eine hervorragende wis- senschaftliche Ausbildung mit einem Fokus auf ganz unterschiedliche Themengebiete. Aufgrund der Interdisziplinarität des SNI-Netzwerks bekommen die Doktorierenden darüber hinaus Einblicke in Forschungsprojekte ausser- halb ihres Spezialgebietes. Bei verschiedenen SNI-Veranstaltungen kommen sie in Kontakt mit Forschenden anderer Disziplinen. Sie erhal- ten einen Überblick über diverse grundlagenwissenschaftliche und an- gewandte Projekte, die vom SNI gefördert werden und lernen zudem, ihre eigene Forschung einem Publikum zu präsentieren, das nicht nur aus Expert:innen des eigenen Themenbereichs besteht. Besonders gefördert wird dieser Austausch während der jährlich statt- 昀椀ndenden Winterschule «Nanoscience in the Snow» und dem Annual Event. Daneben 昀椀ndet die interdisziplinäre Interaktion auch im Rahmen von Kursen statt, die speziell für die Doktorandenschule entwickelt wur- den. Im Jahr 2023 gehörten 40 Doktorierende zur SNI-Doktorandenschule. Fast 30% Prozent davon sind Frauen. Fünf Doktorierende haben ihre Doktorarbeiten 2023 erfolgreich abgeschlossen. Acht neue Dissertati- onsprojekte wurden 2023 genehmigt und werden 2024 beginnen. Von den 53 SNI-Doktorierenden, die bisher ihre Dissertationen beendet haben, hatten Ende 2023 74% eine Anstellung in der Industrie. Weiter- hin in Forschungsinstitutionen oder an Bundesämter beschäftigt sind 26% der ehemaligen Doktorierenden des SNI. 16 SNI-Jahresbericht 2023

Claudio Alter erklärt die Herstellung von extrazel- David Jaeger hat seine Doktorarbeit am Departe- Toshiya Kozai hat seine Doktorarbeit am Biozent- lulären Partikeln. ment Physik der Universität Basel absolviert und rum der Universität Basel geschrieben und arbei- war dort als Postdoktorand angestellt. tet dort jetzt auch als Postdoktorand. Optimierung der Gentherapie Vorteile von zwei Systemen nutzen Dynamische Strukturen In seiner Doktorarbeit hat Dr. Claudio Al- Dr. David Jaeger hat in seiner Doktorar- Dr. Toshiya Kozai hat in seiner Doktorar- ter verschiedene Methoden zur e昀昀ektiven beit eine optomechanische Plattform ent- beit Kernporenkomplexe genauer unter- und sicheren Übertragung genetischen wickelt. Die erzielte Wechselwirkung sucht. Diese dienen als selektive Tore, die Materials in Zielzellen erforscht. Diese zwischen Licht und mechanischen in eukaryontischen Zellen den Austausch Arbeiten tragen zur Entwicklung von Schwingungen lässt sich für verschiedene von Biomolekülen zwischen Zytoplasma Gentherapien zur Behandlung oder Prä- Anwendungen nutzen, beispielsweise für und Zellkern steuern. Diese Schleusen be- vention bestimmter Krankheiten bei. hochsensible Sensoren oder die Erzeu- stehen aus einer zylindrischen Struktur in Zunächst hat Claudio verschiedene gung von Quantenzuständen. der Kernhülle mit einem zentralen Kanal Strategien zur Genübertragung unter- Die Basis der Plattform bildet ein op- von etwa 50 Nanometern Durchmesser, in sucht, einschliesslich extrazellulärer Ve- tischer Resonator, in dem Licht möglichst dem bestimmte Spaghetti-artige Proteine sikel, Viren und Lipid-Nanopartikel oft hin und her gespiegelt wird. In diesen als Permeabilitätsbarriere fungieren. Sie (LNPs). Anschliessend hat er die Lipidzu- Resonator wird eine mechanische Struk- lassen selektiv Moleküle passieren, die mit sammensetzung der LNPs verbessert, in- tur platziert, die schwingende Bewegun- einem spezi昀椀schen Transportfaktor «mar- dem er natürlich vorkommende Lipide gen ausführen kann. Dank des Resona- kiert» sind und verhindern den Eintritt oder extrazelluläre Vesikel nutzte, wel- tors werden die Wechselwirkungen zwi- von unspezi昀椀schen Molekülen. che die Genübertragung in Organismen schen Licht und dem mechanischen Ele- In seiner Arbeit hat Toshiya die Per- erleichtern. Diese neuen Formulierungen ment um mehrere Grössenordnungen meabilitätsbarriere einzelner Kernporen- verbesserten die Wirksamkeit und Po- verstärkt. So können nicht nur die Bewe- komplexe von Wildtypen und bestimm- tenz der LNPs sowohl in vitro als auch in gungen der mechanischen Struktur ge- ten Mutanten mit einem Hochgeschwin- vivo erheblich. Die Verbesserung war nau gemessen werden, sondern die Struk- digkeits-Rasterkraftmikroskop unter- hauptsächlich auf eine gesteigerte zellu- tur lässt sich sogar mittels Licht kontrol- sucht. Dieses Mikroskop kann Biomole- läre Aufnahme und Verarbeitung in den lieren. küle mit einer Au昀氀ösung von wenigen Zielzellen zurückzuführen. Darüber hin- David hat den optischen Hohlraum Nanometern abbilden und einen Film aus hat Claudio das Verhalten und die mit zwei an ihren Enden verspiegelten generieren, der die Dynamik der Struk- Wirksamkeit verschiedener LNPs in Tier- Glasfasern realisiert. Als mechanischen turveränderungen wiedergibt. modellen analysiert. Die Verteilung und Resonator, der zwischen den beiden Fa- Die Ergebnisse belegen, dass die ungeord- Zirkulation von LNPs in Zebra昀椀schlarven sern platziert wird, verwendete er hexa- neten Proteine im zentralen Kanal dyna- lieferten dabei wertvolle Einblicke über gonale Bornitrid昀氀ocken (hBN), die über mische Fluktuationen aufweisen und zu- das Verhalten der Partikel. Löcher in einer Siliziumnitrid-Membran sammen mit verschiedenen Transportfak- Claudios Forschung hat zu einem tie- gehängt worden waren. Aufgrund der be- toren eine hochdynamische Struktur bil- feren Verständnis der LNPs geführt und sonderen Eigenschaften des zweidimen- den. Sie spielen eine entscheidende Rolle den Weg für die zukünftige Entwicklung sionalen hBN absorbiert der Resonator für die Funktionalität der Barriere und e昀昀ektiver und potenter Gentherapien auf nur wenig Licht und gewährleistet die stellen eine schnelle und anpassungsfä- Basis von Lipid-Nanopartikeln unter- langandauernde Spiegelung des Lichts. hige Reaktion sicher. stützt. Publikation: https://bit.ly/3RM2tiF Publikation: https://bit.ly/3S2iMXw Video: https://youtu.be/xR6OzF1z6Sg Medienmitteilung: https://bit.ly/3tu3LWf Publikation: https://bit.ly/3Ny0QT6 SNI-Jahresbericht 2023 17

«Die Teilnahme an der inter­ disziplinären SNI­Doktoranden­ schule hat meinen Blickwinkel erheblich bereichert – was für die Bewältigung komplexer Herausforderungen in der heutigen Technologielandschaft entscheidend ist.» Dr. Jacopo Oswald, ehemaliger assoziierter Doktorand der SNI- Joanan López Morales hat seine Doktorarbeit am Jacopo Oswald hat seine Doktorarbeit an der Doktorandenschule Departement Chemie der Universität Basel ge- Empa geschrieben. Er gehörte als assoziierter schrieben. Zurzeit ist er als Postdoktorand bei Ro- Doktorand zur Doktorandenschule. che tätig. Proteinvarianten von Hefen präsentiert Grenzen zwischen Graphen und Dr. Joanan López Morales hat in seiner organischen Halbleitern Doktorarbeit ein wertvolles Werkzeug für Dr. Jacopo Oswald hat sich in seiner Dok- das Protein-Engineering und die gezielte torarbeit mit Grenz昀氀ächen zwischen Gra- Evolution von Proteinen, das sogenannte phen und verschiedenen organischen Hefeober昀氀ächendisplay, weiterentwickelt. Halbleitern beschäftigt. Beim Hefeober昀氀ächendisplay werden Die Kombination des zweidimensio- Hefezellen mit spezi昀椀schen Genen aus- nalen Materials Graphen, das besondere gestattet. Die Hefezellen können dadurch elektrische, thermische und mechani- auf der Zellober昀氀äche verschiedene Ver- sche Eigenschaften aufweist, mit den an- sionen eines Proteins bilden, die dann mit passungsfähigen und vielseitigen dreidi- anderen Zellen, Proteinen oder Antikör- mensionalen organischen Halbleitern pern interagieren und an diese binden. verspricht die Entwicklung von Kompo- Die Bindung ermöglicht es in einem au- nenten für elektronische Geräte, die ei- tomatisierten Prozess die Hefezellen aus- nige Beschränkungen von Geräten über- zuwählen, die auf ihrer Ober昀氀äche die winden, die auf Silizium basieren. gewünschten Proteine tragen. Jacopo hat sich dabei auf die Untersu- Joanan hat in seiner Arbeit neue Sys- chung von Ladungstransporteigenschaf- teme und Proteine mit verbesserten Ei- ten von Grenz昀氀ächen zwischen Graphen genschaften entwickelt, die das Hefeober- und organischen Halbleitern und das Po- 昀氀ächendisplay als zentrale Technologie- tenzial für die Integration in Bauelemente plattform nutzen und die Bandbreite der fokussiert. Er hat dazu zunächst Graphen Anwendungen in der Biotechnologie, auf Kupferfolien gezüchtet und anschlie- Biochemie und im klinischen Bereich er- ssend mithilfe der Nassübertragungstech- weitern. Er hat sich beispielsweise auf nik die Graphenschichten auf Silizium einen serologischen Immunoassay zum und unterschiedliche organische Materi- Nachweis von Anti-SARS-CoV-2-Immun- alien übertragen. Anhand von Rasterkraft- globulinen in Humanseren fokussiert. In mikroskopie, Raman-Spektroskopie und einem anderen Teil der Arbeit hat er ein elektrischer Charakterisierung konnte er neues Hefeoberflächendisplay-System dann zeigen, wie organische Moleküle mit entwickelt, bei dem sich die Kopienzahl den elektronischen Eigenschaften von von Proteinen auf den Hefezellen mit- Graphen interagieren und diese beein昀氀us- hilfe eines genetischen Schaltkreises ein- sen. Dabei hat er sowohl die Auswirkun- stellen lässt – eine lang ersehnte Verbes- gen der Moleküle auf den Ladungstrans- serung, die den Einsatz im Hochdurch- port in der Graphenschicht als auch die satz-Screening unterstützt. Zudem hat temperaturabhängige Ladungsträgerin- Joanan eine Strategie für neue Bindungs- jektion in den vertikalen Heterostruktu- funktionen entwickelt und ein Nicht-An- ren berücksichtigt. tikörper-Gerüst mit verbesserten mecha- Publikation: https://bit.ly/41xs4zl nischen Eigenschaften für Immunthera- pien gescha昀昀en. Publikation: https://bit.ly/3GR6lbV 18 SNI-Jahresbericht 2023

Für Jacopo Oswald war die Der ehemalige SNI-Doktorand Mitgliedschaft in der SNI- Thomas Mortelmans erhielt 2023 Doktorandenschule als den PSI-Impuls-Preis. assoziierter Doktorand eine Bereicherung. Bereicherung Ausgezeichnet Assoziierte Doktorierende PSI­Impuls­Preis für Thomas Morrtelmans Zur SNI-Doktorandenschule gehören Annika Huber und Antonia Ruffo Doktorierende, die an einem Dissertati- Das Paul Scherrer Institut und der Verein haben in kurzen Videos über ihre Motivation und ihre Forschung onsprojekt forschen, das vom SNI geför- PSI-Impuls haben den ehemaligen SNI- berichtet. dert wird. Besonders interessierte und Doktoranden Dr. Thomas Mortelmans quali昀椀zierte Doktorierende, die aus ande- mit dem PSI-Impuls-Preis ausgezeichnet. Frauen in den ren Quellen 昀椀nanziert werden, können Er bekommt den Preis, der alle zwei Jahre als «Assoziierte Doktorierende» aufge- für die beste anwendungsorientierte Nanowissenschaften nommen werden, wenn ihre Betreuungs- Doktorarbeit am PSI verliehen wird, für Vorbilder aus der personen zum SNI-Netzwerk gehören seine Dissertation über einen neuartigen Doktorandenschule und die Aufnahme beantragen. COVID-19-Schnelltest, mit dem sich auch Die assoziierten Doktorierenden wer- andere Viren wie In昀氀uenza A nachweisen den Teil des SNI-Netzwerks, nehmen an lassen oder der Status der Krankheit be- den Veranstaltungen der Doktoranden- stimmt werden kann. In der vom SNI gestarteten Video-Reihe schule teil und kommen in den Genuss Thomas Mortelmans hat für seine «Wer sind die Frauen in den Nanowissen- des interdisziplinären Austauschs. Doktorarbeit, die er 2018 begonnen hat, schaften?» haben bis Ende 2023 auch zwei Bisher haben zwei Doktorierende von am Paul Scherrer Institut gearbeitet. Doktorandinnen der SNI-Doktoranden- diesem Angebot pro昀椀tiert. Nach Dr. Ta- Nachdem er diese mit der Bestnote abge- schule teilgenommen. Annika Huber mara Aderneuer vom CSEM, hat im Jahr schlossen hat, wechselte er in die Indus- vom Departement Chemie der Universi- 2023 mit Dr. Jacopo Oswald erstmals ein trie zu Johnson & Johnson, wo er zurzeit tät Basel arbeitet an der Herstellung eines Doktorand der Empa als assoziierter Dok- als Device Scientist beschäftigt ist. Nanomaterials, das später einmal in ei- torand seine Doktorarbeit abgeschlossen. Bericht: https://bit.ly/3WPpmko nem Gassensor eingesetzt werden kann. Auch für ihn war die Teilnahme an den Video über die wissenschaftliche Arbeit: Antonia Ru昀昀o erforscht am Paul Scherrer SNI-Kursen eine wertvolle Ergänzung und https://youtu.be/7VKskNZCoMc Institut die Entwicklung einer nicht-in- er hat den Mehrwert geschätzt. In Zu- Video über die SNI­Doktorandenschule: vasiven Methode zur Messung der Tem- kunft plant das SNI das Angebot der asso- https://youtu.be/9dqX_vimmcY peratur in Brennsto昀昀zellen. ziierten Mitgliedschaft der Doktoranden- Die beiden jungen Frauen haben schule weiter auszubauen. beide ihren eigenen Karriereweg verfolgt und viel Freude an ihrer jetzigen Arbeit. Sie sind Vorbilder für andere junge Frauen, die sich für Naturwissenschaften im allgemeinen und Nanowissenschaften im Besonderen interessieren. Videos: Annika Huber: https://youtu.be/8JxTRe8rRPo Antonia Ruffo: https://youtu.be/V386tx4PLFA SNI-Jahresbericht 2023 19

Übersicht über die Herkunft der bisherigen eingeschriebenen SNI-Doktorierenden (schwarze Markierungen) und über die Länder, in denen die bisgerigen Absolvent:innen Ende 2023 eine Tätigkeit inne hatten (rote Markierungen). Die Zahlen ge- ben die jeweilige Anzahl der jungen Spezialist:innen pro Land an. Von allen 89 bisher eingeschriebenen Doktorierenden ka- men 33% (29 Doktorierende) aus der Schweiz. Von den 53 Absolvent:innen blieben 72% in der Schweiz (38 Absol- vent:innen). (Hintergrundbild: Designed von Freepik) «Der SNI Annual Event war für mich ein echter Höhepunkt des Jahres. Ich wurde ausgewählt, um einen Vortrag über meine Ergeb­ nisse nach dem ersten Jahr der Promotion zu halten. Der Gewinn des Preises für den besten Vortrag war sowohl unerwartet wie auch eine grosse Ehre. Das war wirklich eine Erfahrung, die mein Selbst­ vertrauen gestärkt hat!» Elizaveta Maksimova Doktorandin der SNI-Doktoranden- schule und Gewinnerin des Best Talk Awards beim Annual Event 2023 Alessandro Bruno hat beim Annual Event 2023 den Preis für das beste Poster gewonnen. Elizaveta Maksimova hat das Publikum mit einem exzellenten Vortrag überzeugt und den Preis für den besten Vortrag bekommen. 20 SNI-Jahresbericht 2023

Besondere Veranstaltungen Exzellente Möglichkeiten für den interdisziplinären «Am SNI schätze ich seit jeher die Austausch auf sehr ansprechende Art und Weise verknüpfte Spitzenforschung verschiedenster Disziplinen. Ich Im Jahr 2023 konnten wir das 10-jährige See stattfand, gab es für die Mitglieder fand es daher sehr spannend, mich Jubiläum der SNI-Doktorandenschule fei- der SNI-Doktorandenschule die Gelegen- im Rahmen der Jubiläumsfeier mit ern und somit eine weitere exzellente heit, ihre Forschung im Rahmen von Vor- aktuellen SNI­Doktorand:innen und Möglichkeit für den Austausch zwischen trägen und Postern anderen Wissen- Mitarbeiter:innen über deren For­ Mitgliedern unseres Netzwerks bieten. schaftler:innen aus dem Netzwerk vorzu- schungsaktivitäten auszutauschen. Aktuelle Doktorierende, Ehemalige, zahl- stellen und darüber zu diskutieren. Mein persönliches Highlight war je­ reiche Projektleitende und Mitarbeitende Im Kurs «Rhetorik & Kommunikation», doch das Wiedersehen mit ehemali­ kamen für diese Feier auf einem Schi昀昀 an dem alle Doktorierenden einmal teil- gen PhD­Kolleg:innen, mit denen zusammen und verbrachten einige wun- nehmen, lernen die Doktorierenden wie ich mich über gemachte Erfahrun­ derbare Stunden auf dem Rhein. Es war sie professionell Präsentationen halten. gen ausserhalb der Forschungswelt ein rundum gelungener Anlass, bei dem Sie lernen dabei einem interdisziplinären austauschen konnte.» alle Teilnehmenden erleben konnten, wie Publikum mit sicherem Auftreten klar Dr. Arne Barfuss Doktorierende, die vor Jahren ihre Dis- verständlich ihre wissenschaftlichen Er- Teamleiter Product Development sertationen abgeschlossen haben, dem gebnisse vorzustellen. Der Wissenschafts- Power Semiconductors bei Robert SNI immer noch verbunden sind. Sie ha- journalist und Kommunikationsexperte Bosch GmbH ben die Zeit hier in Basel positiv in Erin- Atlant Bieri bietet diesen Kurs speziell für nerung und p昀氀egen die aufgebauten Be- die Doktorierenden des SNI an. ziehungen auch weiterhin. Im Frühjahr 2023 hat das SNI-Team Die Doktorierenden, die zurzeit im für die SNI-Doktorierenden zudem eine «Der Rhetorik­Kurs mit Atlant Bieri Rahmen des SNI forschen, trafen sich alle Informations- und Networking-Veranstal- war sehr lehrreich und regt dazu im Januar zur SNI-Winterschule «Nano- tung im Novartis Pavillon organisiert. Die an, sich genau zu überlegen, wie science in the Snow» in Unterwasser. Der Doktorierenden erhielten dabei einen man was kommuniziert. Sowohl für Koordinator der SNI-Doktorandenschule Einblick in die Tätigkeiten verschiedener Präsentationen als auch für Bewer­ Dr. Andreas Baumgartner hatte ein viel- Novartis-Mitarbeit:innen und bekamen bungsgespräche ist das sehr fältiges Programm mit Vorträgen von Pro- Information und Tipps betre昀昀end mögli- hilfreich!» jektleitenden und Doktorierenden zu- cher Bewerbungen in dem globalen Josh Zuber, Doktorand in der SNI- sammengestellt. Pharmaunternehmen. Doktorandenschule Auch beim Annual Event, der zum ers- ten Mal im Kanton Aargau am Hallwiler Im Rahmen des 10-jährigen Jubiläums der SNI-Doktoranden- schule trafen sich aktuelle und ehemalige Doktorierende und Projektleitende zu einem inspirierenden Austausch auf dem Rhein. SNI-Jahresbericht 2023 21

22 SNI-Jahresbericht 2023

Besseres Verständnis des Zelltods Am Ende ihres Lebens platzen Zellen nicht einfach. Stattdessen sorgt das Protein Ninjurin­1 für Sollbruch­ stellen, an denen die Zellmembran aufbricht. Mehr über diese Forschung auf Seite 27. (Bild: M. Degen, Biozentrum, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2023 23

Forschung: Vielfältig und von hoher Qualität Die Basis für Innovation liegt häu昀椀g in der Erforschung wissenschaft- licher Grundlagen. Wenn wir verstehen wie Systeme funktionieren, ist dies ein erster Schritt auf dem Weg zur Anwendung. Daher spielt am Swiss Nanoscience Institute die Grundlagenforschung von jeher eine wichtige Rolle. Die Vielfalt der Forschungsfelder innerhalb des SNI-Netzwerks ist gross. Die meisten Projekte drehen sich um das Verständnis von quantenphysikalischen Phänomenen und biomedizinischen Fragestel- lungen. Vor allem fokussieren sich Forschende im SNI-Netzwerk dar- auf, die Nanowelt „sichtbar“ zu machen sowie Strukturen und Mate- rialien im Nanometermassstab herzustellen. Im Jahr 2023 haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk 45 Publikati- onen in angesehenen Wissenschaftsjournalen veröffentlicht. Eine kleine hier vorgestellte Auswahl gibt einen Einblick in die Vielfalt der Themenbereiche und erzielten Resultate. Die diversen Forschungser- gebnisse tragen dazu bei, die besonderen in der Nanowelt herrschen- den Gesetze verstehen zu lernen und legen damit die Grundlage für unterschiedliche Anwendungen. 24 SNI-Jahresbericht 2023

Neuer Herstellungsprozess für therapeutische Nanovesikel Vielversprechende Kombination Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neuartige Me- Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben ein winziges optome- thode entwickelt, mit der sich therapeutische Nanovesikel ef- chanisches Bauelement hergestellt, das aus einer zweidimensi- 昀椀zient herstellen lassen. Damit ist die Voraussetzung für eine onalen, frei hängenden hexagonalen Bornitrid-Schicht (hBN) industrielle Produktion erfüllt. Ausserdem erleichtert dies die besteht, die über Löchern in einer Siliziumnitrid-Membran hängt. Forschung in Bereichen wie der Krebsimmuntherapie. Die winzige hBN-Trommel kann angeregt werden, beginnt dann Video: https://youtu.be/xR6OzF1z6Sg zu schwingen und fungiert als mechanischer Resonator. Medienmitteilung: https://bit.ly/3tu3LWf SNI­Beitrag: https://bit.ly/3vGg4zB Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s42003­023­04859­2 Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c00233 Die neue Technik erlaubt eine ef昀椀zientere Herstellung von extrazellulären Ve- sikeln. Untersuchung von «magischem» Graphen Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben ein zweischichtiges Graphen-Bauelement mithilfe des Rasterkraftmikroskops im Pendelmodus untersucht. Bei dem verwendeten Graphen waren die beiden Lagen aus reinem Kohlensto昀昀 im sogenannten ma- Eine zweidimensionale Bornitrid-Schicht ist über Löchern in einer Siliziumni- gischen Winkel von etwa 1.1° gegeneinander verdreht. Die Er- trid-Membran angebracht. Die Vorrichtung könnte als optomechanischer Sensor verwendet werden. (Bild: D. Jaeger, Departement Physik, Universität gebnisse zeigten experimentell, dass sich sowohl Strom昀氀uss Basel) wie auch Magnetisierung in dem Bauelement mit der verwen- deten Methode einstellen lassen. Medienmitteilung: https://bit.ly/4b1pCp2 Biotinte für verschiedene Gewebe Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s42005­023­01441­4 Als Modell für pharmakologische Tests eignet sich künstliches, biologisches Gewebe, das mithilfe eines 3D-Druckers herge- stellt wird. Forschende aus dem SNI-Netzwerk untersuchen die optimalen Bedingungen für den Druckprozess und die anschlie- ssende Geweberegeneration. Sie haben nun ein neues kosten- e昀케zientes Hydrogel vorgestellt, das sich als «Biotinte» eignet und für den Druckprozess verschiedener Gewebearten und Bedingungen angepasst werden kann. Originalpublikation: https://www.mdpi.com/2313­7673/8/1/27 Die beiden Graphenlagen sind gegeneinander um den magischen Winkel von etwa 1.1° verdreht. Je nachdem mit wie vielen Elektronen eine Einzelzel- le gefüllt ist, besitzt das Graphen unterschiedliche elektrische und magneti- sche Eigenschaften. Mithilfe einer pendelnden Spitze des Rasterkraftmikros- kops sind die Messungen möglich. Die grüne Fläche ist mit einem Überschuss an Elektronen dotiert und die rote Fläche ist unterdotiert. Durch das Magnetfeld werden polarisierte Kreisströme induziert. (Abbildung: De- Die Forschenden verwenden ein Hydrogel als Biotinte für Herzmuskelzellen. partement Physik, Universität Basel) (Bild: F. Züger, FHNW) SNI-Jahresbericht 2023 25

«Andreev Chemie» auf einem Nanodraht Dank Kühlung erhöhte Kohärenz Forschende aus dem SNI-Netzwerk und der Lund University Ein Team von Forschenden aus dem SNI-Netzwerk hat die Ko- haben supraleitende Paarzustände von Elektronen auf mehre- härenz eines Elektronenspins in einem Galliumarsenid-Quan- ren Segmenten von einem Nanodraht generiert, die durch Bar- tenpunkt auf erstmals über eine halbe Mikrosekunde verlän- rieren getrennt sind. Je nach Höhe der Barrieren können diese gert. Die Wissenschaftler:innen erreichten die über 150-fach Paarzustände gekoppelt und verschmolzen werden. Die Ergeb- verlängerte Kohärenzzeit durch die Nutzung der Elektronen- nisse liefern wichtige Einsichten für die Entwicklung neuer spin-Kernspin-Wechselwirkung, die eine Abkühlung des Spin- Quantenzustände. systems auf 100 Mikrokelvin bewirkt. Medienmitteilung: https://bit.ly/3UlNdLl SNI­Beitrag: https://bit.ly/3S5x3mr Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s42005­023­01273­2 Originalpublikation: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRev­ Lett.131.210805 a) Andreev Atome: Bei hohen Barrieren entstehen einzelne, unabhängige Andreev bound states – analog zu zwei einzelnen Wasserstoffatomen. b) Andreev Moleküle: Werden die Barrieren zwischen den Segmenten ver- kleinert, entstehen gekoppelte Andreev bound states – analog zu einem Wasserstoffmolekül. c) Andreev Helium: Bei sehr niedrigen Barrieren verschmelzen die einzelnen Andreev bound states, sodass die Paarzustände über den ganzen Nanodraht reichen (analog zu einem Heliumatom) und elektrischen Strom verlustfrei leiten. (Gra昀椀k: Departement Physik, Universität Basel) Durch die drastische Reduktion der Fluktuationen der Kernspins kann die Ko- Methode zur Verbesserung des Hefeober昀氀ächendisplays härenzzeit des Elektrons in dem Quantenpunkt erhöht werden. (Bild: Depar- tement Physik, Universität Basel) Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine Methode zur Ver- besserung des sogenannten Hefeober昀氀ächendisplays entwi- ckelt. Das Hefeober昀氀ächendisplay ist ein wertvolles Werkzeug für das Protein-Engineering und die gezielte Evolution von Pro- teinen. SNI­Beitrag: https://bit.ly/3U4dSfw Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssynbio.2c00351 Gentechnisch veränderte Zellen der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) synthetisieren interessante Proteine an ihren Zellwänden mit Hilfe des He- feober昀氀ächendisplays – einem Werkzeug, welches das Engineering und die gezielte Evolution von Proteinen unterstützt. (Bild: © M. Oeggerli/Micronaut , unterstützt durch das Universitätsspital Basel und das Biozentrum der Uni- versität Basel) 26 SNI-Jahresbericht 2023

Der SNI-Doktorand Morris Degen untersucht Vor- Bis zuletzt alles unter Kontrolle gänge, die am Lebensende von Zellen zum Zell- In unserem Körper sterben jeden Tag Millionen von Zellen. tod führen. Viele davon töten sich selbst. Anders als gedacht, platzen die Zellen an ihrem Lebensende jedoch nicht einfach. Stattdessen fungiert ein Protein als Sollbruchstelle, an der die Zellhülle aufreisst. Den genauen Mechanismus haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk nun auf atomarer Ebene entschlüsselt. Video: https://youtu.be/Smvc06udcS0 Medienmitteilung: https://bit.ly/3O45IQ8 Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41586­023­05991­z SNI-Jahresbericht 2023 27

Neuartiger Probenträger aus Kunststoff Der neuartige Kunststoff-Probenträger wird in ei- Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben einen neuartigen Po- nem Probenhalter montiert. Die 2x2 cm² grosse lymerträger entwickelt und getestet, der sich bestens für die Membran umfasst 26.000 pyramidenförmige, 100 x 100 µm² grosse Kavitäten, in denen sich Prote- Untersuchung von Kristallen an Synchrotron- und Freie-Elekt- inkristalle ausrichten (Schwarzweisse Abbildung). ronen-Röntgenlaserquellen eignet. Die Kristalle werden dabei (Bild: Paul Scherrer Institut) auf der transparenten mikrostrukturierten Polymermembran des Trägers aufgetragen, wobei sich ihre Position schon vor der Analyse präzise bestimmen lässt. Die Arbeit legt die Grundlage für die Entwicklung eines Verfahrens zur kostene昀케zienten Mas- senherstellung des Trägers. Originalpublikation: https://journals.iucr.org/m/issues/2023/06/00/ zf5021/ 28 SNI-Jahresbericht 2023

Elektronenstrahllithogra昀椀e auch auf unebenen Vibrationen von Molekülen dargestellt und untersucht Flächen möglich Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode entwickelt, um die Vibration von Molekülen darzustellen. Die entwickelt, um auf unebenen Flächen die Elektronenstrahlli- Forschenden haben dazu ein bestimmtes Pyren-Molekül auf ei- thogra昀椀e anwenden zu können. Sie arbeiten dabei mit einem ner Silberober昀氀äche mithilfe eines Rastertunnelmikroskops schwimmenden Resist, der eine gleichmässige Beschichtung untersucht. Das Verständnis der Molekülvibration ist von ent- ermöglicht. Diese Methode hilft den Forschenden auf der Spitze scheidender Bedeutung in weiten Bereichen der molekularen eines Rasterkraftmikroskop-Cantilevers elektrische Kontakte Elektronik, Spintronik oder bei der Entwicklung von Quanten- zu platzieren und somit hochemp昀椀ndliche Sonden für die Un- computern, da durch die Vibrationen die Transporteigenschaf- tersuchung von elektrischen und magnetischen Feldern herzu- ten und die Spin-Dynamik beein昀氀usst werden. stellen. SNI­Beitrag: https://bit.ly/47DeuM6 Video: https://youtu.be/UBcYtnmA9Hc Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41467­023­41601­2 SNI­Bericht: https://bit.ly/3SlU8m8 Originalpublikation: https://doi.org/10.1063/5.0127665 Die entwickelte Methode hilft den Forschenden die Spitze eines Rasterkraft- mikroskop-Cantilevers mit elektrischen Kontakten auszustatten und somit hochemp昀椀ndliche Sonden für die Untersuchung von elektrischen und mag- netischen Feldern herzustellen. Bessere Klassi昀椀zierung mithilfe von maschinellem Lernen Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben ein neues maschinel- les Lernverfahren vorgestellt, das sie speziell entwickelt haben, um die Analyse der Proteinentfaltung anhand von Rasterkraft- mikroskopie-Daten (AFM) zu verbessern. Die Methode zeichnet sich dadurch aus, dass das eingesetzte Programm die Daten wiederholt analysiert und so eine präzisere und e昀케zientere Datenklassi昀椀zierung ermöglicht. Ein TBTAP-Molekül auf einer Silberober昀氀äche ist zunächst negativ geladen. SNI­Beitrag: https://bit.ly/3Ho2UtB Wird an die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (STM) eine positive Span- Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c03026 nung angelegt und diese nah an das Molekül gebracht, kommt es zu einer Entladung des Moleküls. Diese Entladung geschieht nicht in einem Zug, son- dern oszillierend. (Bild: Departement Physik, Universität Basel) Maschinelles Lernen beschleunigt die Klassi昀椀zierung von Entfaltungsmus- tern bei Proteinen. (Bild: V. Dof昀椀ni, Departement Chemie, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2023 29

Photonen überleben schwierige Bedingungen Die Forschenden kühlten die Leiterplatte mit einer Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben untersucht, ob und Halbleiterprobe (Chip in der Mitte) auf Milli-Kel- wie lange Mikrowellenphotonen unter widrigen Bedingungen vin-Temperaturen ab, um die Eigenschaften der Photonenspeicher zu untersuchen. (Bild: J. Unge- überleben. Sie fanden heraus, dass sich spezielle Photonenspei- rer, Departement Physik, Universität Basel) cher auch in unmittelbarer Nähe zu Oxiden, die vielseitig in der Halbleitertechnologie verwendet werden, mit ausreichen- der Güte herstellen lassen. Die Photonenspeicher, sogenannte Resonatoren, können somit als Sensoren für Quantene昀昀ekte in Halbleiterstrukturen eingesetzt werden. Originalpublikation: https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507­023­00199­6 30 SNI-Jahresbericht 2023

Kandidat für Quantensensorik bei extremen Bedingungen Künstliche Zellen aus Polymer­ und Biomolekülbausteinen Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben einen robusten und Künstliche Organellen und Zellen, die aus einer Vielzahl von skalierbaren Ansatz zur Verwendung von negativ geladenen synthetischen Bausteinen in Kombination mit Biomolekülen Silizium-Vakanzzentrum (SiV-) in Diamant-Nanostrukturen vor- aufgebaut sind, dienen als Werkzeuge für ein besseres Verständ- gestellt. Diese Vakanzzentren, bei denen zwischen zwei Fehl- nis grundlegender biologischer Prozesse und erö昀昀nen neue stellen im Diamantengitter ein Siliziumatom platziert ist, sind Wege, um multifunktionale Systeme herzustellen. Forschende vielversprechende Kandidaten für die Quantensensorik basie- aus dem SNI-Netzwerk beschreiben derartige künstliche Kom- rend auf einzelnen Elektronenspins bei sehr tiefen Temperatu- partimente, deren Gerüst hauptsächlich aus Polymeren besteht. ren und starken Magnetfeldern. Polymere sind von besonderem Interesse, da sie eine grosse Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs. chemische Vielfalt besitzen. Zudem lassen sich ihre Eigenschaf- nanolett.3c03145 ten so anpassen, dass Biomoleküle ihre Integrität und Aktivität beibehalten, wenn sie darin eingefügt oder eingekapselt wer- den. Die Forschenden verwenden solche weiter entwickelten Kompartimente, um einen kontrollierten und begrenzten Raum für das Hochdurchsatz-Screening von Bakterien zu schaf- fen und die Wirksamkeit von Antibiotika zu bewerten. Originalpublikationen: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ advs.202305837 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202307103 Die Forschenden betten ober昀氀ächennahe Silizium-Vakanzzentren in Nanosäu- Forschende untersuchen die Wirksamkeit von Antibiotika gegen Bakterien, len aus Diamant ein. (Bild: J. Zuber, Departement Physik, Universität Basel) die in einem Polymer-Vesikel gefangen sind. (Bild: Departement für Chemie, Universität Basel, Vervielfältigt unter den Bedingungen der CC-BY 4.0-Li- zenz. Copyright 2023. Advanced Science veröffentlicht von Wiley-VCH GmbH) Methode zur Ladungsmessung in Quantenpunkten Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben einen Ansatz präsen- tiert, um die Ladungskon昀椀guration von Quantenpunkten zu untersuchen, die in Nanodrähten aus Germanium mit einem Siliziummantel gebildet werden. Sie verwenden dazu einen be- sonderen supraleitenden Resonator auf der Basis von Niob- Titannitrid und koppeln ihn mit einem doppelten Quanten- punkt in dem Germanium-Silizium-Nanodraht. Originalpublikation: https://iopscience.iop.org/artic­ le/10.1088/2633­4356/ace2a6 SNI-Jahresbericht 2023 31

32 SNI-Jahresbericht 2023

Innovationen dank Zusammenarbeit Im Nano­Argovia­Programm des SNI arbeiten interdisziplinäre Teams von Forschungseinrichtungen mit Industriepartnern aus der Nordwestschweiz eng zusammen. Die Vernetzung mit Firmen sichert den Wissens­ und Technologietransfer und leistet damit einen Beitrag zu der Lösung ganz unterschiedlicher Herausforderungen, vor denen unsere Gesellschaft steht. Mehr dazu ab Seite 34 Mehrere vom SNI unterstützte Projekte haben zur Entwicklung des cryoWriters beigetragen, der eine ef昀椀ziente Aufarbeitung von biologischen Proben für die Kryo­ Elektronenmikroskopie gewährleistet. In Zusammenarbeit mit dem Startup cryoWrite testen die Forschenden neue Module, welche die Funktionalität erhöhen. Mehr dazu auf Seite 41 SNI-Jahresbericht 2023 33

Nano-Argovia-Programm: Wissens- und Technologie- transfer mit Unternehmen aus der Nordwestschweiz Um Innovation in Unternehmen zu fördern, ist ein stetiger Austausch zwischen akademischen Institutionen und der Industrie unerlässlich. Das SNI unterstützt diesen Wissens- und Technologietransfer mit sei- nem bereits seit Gründung des SNI existierenden Nano-Argovia-Pro- gramm. Im Rahmen dieses erfolgreichen Programms hat das SNI bis- her mehr als 100 Projekte mit Firmen aus der Nordwestschweiz unterstützt und damit den ersten Schritt zahlreicher nanotechnologi- scher Anwendungen ermöglicht. Im Jahr 2023 wurden im Nano-Argovia-Programm neun Projekte geför- dert. Fünf starteten neu und vier hatten bereits 2022 die erste Finanzie- rung durch das SNI erhalten. Vier der Industriepartner kam dabei aus dem Kanton Aargau, die anderen fünf aus einem der Basler Halbkanto- ne. Als akademische Partner waren 2023 vor allem die Fachhochschule Nordwestschweiz in Muttenz und Windisch sowie das Paul Scherrer In- stitut beteiligt. Auch Mitarbeitende des CSEM Allschwil, der Universität Basel und des Technologietransferzentrums ANAXAM trugen mit ihrer Expertise zum Erfolg der Nano-Argovia-Projekte bei. 34 SNI-Jahresbericht 2023

Beispiel für eine Halbkapillare – eine spitz zulau- Glatte Spiegel für Röntgenstrahlen fende Trichterstruktur in konkaver (hohler) Ausfer- Im Nano-Argovia-Projekt CAPOFOX arbeitet ein interdisziplinä- tigung. (Bild: PSI) res Team daran, lithogra昀椀sche Methoden für die Herstellung mikrooptischer Bauelemente aus Polymeren weiterzuentwi- ckeln. Bei diesen sogenannten Kapillaroptiken geht es um lang- gestreckte, zylinderartige Spiegel, die Licht durch Re昀氀exion auf einen Punkt fokussieren. Da sie sowohl für ultraviolette wie auch für Röntgenstrahlen geeignet sein sollen, müssen die Spie- gel eine sehr geringe Ober昀氀ächenrauigkeit aufweisen. Die Forschenden kombinierten werkzeug-, laser-, design- und materialbezogene Aspekte, um eine Methode zu entwi- ckeln, die zu einer langgezogenen dreidimensionalen Struktur der Polymere führt. Sie konzentrierten sich dabei zunächst auf die Herstellung stufenloser, halbzylindrischer Vertiefungen und auf die Entwicklung der Grundlagen für die Messung der Nano- rauigkeit mit verschiedenen Methoden. Kooperation von: XRnanotech // Paul Scherrer Institut // FHNW Hochschule für Life Sciences Projektbeschreibung: https://bit.ly/48Dj5zg «Das CAPOFOX­Projekt vereinigt eine ausgezeich­ nete Expertise zur Herstellung und Untersuchung ultra­glatter Ober昀氀ächen. Die gewählte Methodik ist innovativ und zeichnet sich durch viele zukünf­ tige high­impact Anwendungen aus. Wir freuen uns sehr, solche Entwicklungen begleiten und unterstützen zu können.» Dr. Florian Döring, CEO und Gründer von XRnanotech SNI-Jahresbericht 2023 35

Ef昀椀zienter Femtosekundenlaser als optische Pinzetten Maurizio Gullo und Bojan Resan arbeiten am Se- für den 3D­Druck von Zellen tup der optischen Pinzette und an dem neuen ro- Im Nano-Argovia-Projekt NanoFemto Tweezers haben For- ten diodengepumpten Alexandritlaser. (Bild: FHNW Windisch) schende begonnen optische Pinzetten zu entwickeln, mit denen sich verschiedene Zelltypen – darunter auch Nervenzellen – auf kleinstem Raum zusammensetzen lassen. Das interdisziplinäre Team nutzt Femtosekundenlaser und nano-optische Elemente, «Das Nano­Argovia­Projekt um diese optischen Fallen (Pinzetten) zu realisieren. NanoFemto Tweezers ermög­ Geplant ist, aus verschiedenen Zelltypen mithilfe eines 3D- licht es uns, einen unserer neu­ Druckers Organsysteme auf einer Mikrometerober昀氀äche (Body- artigen Laser für mehrere neue on-Chip) zu drucken – um beispielsweise die Auswirkungen von Anwendungen zu erforschen Medikamenten auf verschiedene Organsysteme auf einem Chip und zu kommerzialisieren – dar­ untersuchen zu können. unter optische Pinzetten, Multi­ Kooperation von: TLD Photonics AG // FHNW Hochschule photonen­Bildgebung und 3D­ für Technik // FHNW Hochschule für Life Sciences Druck von biomedizinischem Projektbeschreibung: https://bit.ly/3S2arTQ Gewebe im Mikrobereich.» Stephan von Wolff, CEO TLD Photonics AG 36 SNI-Jahresbericht 2023

Forschende im Nano-Argovia-Projekt NanoHigh- Neuartiger Stromsensor nach modernsten Sens haben 2023 begonnen einen neuartigen Qualitätsstandards Stromsensor zu entwickeln. Sie verwenden dazu Im Nano-Argovia-Projekt NanoHighSens haben Forschende be- eine Anordnung von acht kleinen Magnetome- tern, die den Stromleiter umgeben und jeweils gonnen einen neuartigen Stromsensor zu entwickeln, der be- auf 100 magnetischen Tunnelkontakten basieren. stehende Technologien in Bezug auf Bandbreite und Au昀氀ösung (Bild: FHNW Muttenz) übertre昀昀en und neue Standards für Stromqualitätsmessgeräte erfüllen soll. Die Forschenden verwenden dazu eine Anordnung von acht kleinen Magnetometern, die den Stromleiter umgeben und je- «Das Projekt NanoHighSens ist weils auf 100 magnetischen Tunnelkontakten basieren. Diese ein essentieller Basisbaustein sind auf einer Fläche von 100 μm x 100 μm angeordnet. Die gute für eine gesamtheitliche Ener­ Au昀氀ösung mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis im gie­Ef昀椀zienzbetrachtung unter Vergleich zu herkömmlichen Geräten ergibt sich, da die jewei- Berücksichtigung des Netzqua­ ligen Messungen auf einem Durchschnitt von 100 Magnetfeld- litäts­Fussabdruckes.» messungen beruhen. Im ersten Jahr des Projekts hat das inter- Max Ulrich, disziplinäre Team verschiedene magnetische Tunnelkontakte Geschäftsführer Camille Bauer und das Design des neuen Strommessgeräts getestet. Metrawatt Kooperation von: Camille Bauer Metrawatt AG // FHNW Hochschule für Life Sciences // FHWN Hochschule für Technik Projektbeschreibung: https://bit.ly/3S2nDIq SNI-Jahresbericht 2023 37

Quantensensor für Diagnostik im Gehirn Die Forschenden im Projekt QSBI möchten Stick- Im Nano-Argovia-Projekt QSBI hat ein interdisziplinäres Team stoff-Vakanzzentren in Diamanten nutzen, um die Magnet-Enzephalogra昀椀e zu optimieren. (Bild: PSI) begonnen, den Einsatz von Quantensensoren, die auf Diaman- ten mit Sticksto昀昀-Vakanzzentren (NV) beruhen, zur Untersu- chung der Hirnaktivität zu verwenden. Die Sticksto昀昀-Vakanz- zentren können dabei eingesetzt werden, um die schwachen magnetischen Felder des Gehirns zu detektieren. Das Team «Wir glauben, dass die NV­Dia­ plant mit dem Projekt die bestehende Methode der Magnet- mant­Magnetometer aufgrund Enzephalogra昀椀e zu optimieren und einen Algorithmus zu ent- ihrer Robustheit, ihrer einfa­ wickeln, um aus den Messdaten eine dreidimensionale Karte chen Logistik und hohen der Hirnaktivität zu erstellen. Emp昀椀ndlichkeit den Biomagne­ Die Forschenden sind dabei, das Signal-Rausch-Verhältnis tismus revolutionieren der Signale zu verbessern, indem sie Nanomuster aus photoni- werden.» schen Kristallen auf der Diamantober昀氀äche verwenden. Sie ha- Dr. Tobias Sjölander, ben zudem begonnen, Algorithmen für das maschinelle Lernen Quantum Engineer bei Qnami AG zu entwickeln, damit die Daten verarbeitet werden können und schliesslich zur Rekonstruktion einer 3D-Gehirnaktivitätskarte mit hoher Genauigkeit und Robustheit führen. Kooperation von: Qnami AG // Paul Scherrer Institut // CSEM Allschwil Projektbeschreibung: https://bit.ly/47BuEFD 38 SNI-Jahresbericht 2023

Die Forschenden im Projekt SmartCoat setzen in- Innovativer Ansatz im Kampf gegen Krebs novative Nanopartikel ein, mit denen kurze RNA- Im Nano-Argovia-Projekt SmartCoat haben Forschende begon- Stücke in Krebszellen transportiert werden sollen. nen, eine neuartige Methode zu entwickeln, um RNA-basierte Medikamente zielgenau und geschützt in Tumorgewebe zu brin- gen. Sie setzen dazu innovative Nanopartikel (SmartCoatsTM) ein, mit denen kurze RNA-Stücke (siRNA: small interfering RNA) «Die laufende Zusammenarbeit in die Krebszellen transportiert werden. Die RNA-Interferenz ist mit der FHNW und dem PSI ist ein natürlicher Mechanismus in den Zellen, der genutzt werden ein wichtiger Eckpfeiler unserer kann, um eine zielgerichtete Abschaltung von Genen zu erzielen, Innovationsstrategie.» die für das Tumorwachstum ursächlich sind. Dieser Mechanismus Dr. William L. Wishart, ermöglicht eine präzise und personalisierte Behandlung verschie- Director Palto Therapeutics AG dener lebensbedrohlicher Krankheiten, einschliesslich Krebs. Die SmartCoats schützen die siRNA vor dem enzymatischen Abbau und vor Interaktionen mit Immunzellen während des Transports. Ihr spezi昀椀sches Design gewährleistet zudem, dass die siRNA nur von anvisierten Krebszellen aufgenommen wird. Diese Krebszellen besitzen auf ihrer Ober昀氀äche spezi昀椀sche Strukturen (Rezeptoren), die eine Bindung und anschliessende Aufnahme der SmartCoatTM-siRNA-Komplexe in die Zelle er- möglichen. Auf diese Weise gelangen die RNA-Stücke nur in die krankheitsauslösenden Zellen und können dort ihre regulie- rende Wirkung entfalten. Kooperation von: Palto Therapeutics AG // FHNW Hoch­ schule für Life Sciences // Paul Scherrer Institut Projektbeschreibung: https://bit.ly/47Bx4nH SNI-Jahresbericht 2023 39

Darstellung und Behandlung von Tumoren Forschende im Nano-Argovia-Projekt B7H3 Nano- Im Nano-Argovia-Projekt B7H3 Nanobody PC sind Forschende body PC untersuchen anhand von Zellkulturen ihrem Ziel nähergekommen, eine neuartige Methode zur Dar- eine neuartige Methode, um bösartige Tumore darzustellen und zu behandeln. stellung und Behandlung bösartiger Tumore zu entwickeln. Der Ansatz beruht auf dem Einsatz eines sogenannten Nanobody- Polymer-Konjugats. Dies ist eine Kombination aus einem zell- spezi昀椀schen Nanobody, der einem sehr kleinen Antikörper gleicht und spezi昀椀sch an bestimmte Krebszellen bindet, und «Auch wenn es noch ein weiter einem Polymer, das mit unterschiedlichen Wirksto昀昀en beladen Weg ist: Die Ergebnisse bezüg­ werden kann. Dieses Nanobody-Polymer-Konjugat wird dabei lich Nanobody­Produktion und so gestaltet, dass es die Bluthirnschranke passieren und dann radioaktiver Markierung stim­ an das Zielmolekül auf der Ober昀氀äche von Krebszellen im Ge- men mich positiv und wir sind hirn binden kann. Je nach Wirksto昀昀, der an das Nanobody- gespannt auf die ersten Kopp­ Polymer-Konjugat gebunden wird, könnten so Krebszellen auch lungsversuche mit den neuen im Gehirn dargestellt oder bekämpft werden. Aktuell be昀椀ndet Polymerträgern.» sich ein radioaktiv markierter Nanobody in ersten Zellkultur- Dr. Christian Geraths, versuchen und verschiedene Testpolymere für Konjugation CSO bei CIS Pharma AG wurden entwickelt. Kooperation von: CIS Pharma AG // FHNW Hochschule für Life Science // Paul Scherrer Institut // Universitäts­Kinder­ spital Zürich (ohne Finanzierung durch das SNI) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3wUbBX6 40 SNI-Jahresbericht 2023

Andri Fränkl aus dem Labor von Thomas Braun Abbildung vor dem Schockfrieren betrachtet schockgefrorene Zellen, die mit dem In dem Nano-Argovia-Projekt FuncEM entwickeln Forschende cryoWriter-System auf einem Gitter für die Elekt- ein Erweiterungsmodul des cryoWriters. Der cryoWriter berei- ronenmikroskopie präpariert wurden. tet vollautomatisiert und ohne Verluste winzige Probenmengen für die Kryo-Elektronenmikroskopie vor, indem diese schock- gefroren werden. Das Ergänzungsmodul soll es ermöglichen, dass die Forschenden unmittelbar vor dem Gefrierprozess die «Das Nano­Argovia­Programm «lebenden» Proben untersuchen können. bietet Firmen in der Nordwest­ Mithilfe der bisher entwickelten Optik ist es dem interdis- schweiz eine einzigartige ziplinären Team gelungen, 3D-Strukturen der Proben anzufer- Möglichkeit neueste Techniken tigen, die wichtige Information über sensible Teile der komple- mit Experten aus dem akademi­ xen Proteinarchitektur liefern. Dabei fokussieren sich die For- schen Umfeld zu evaluieren. schenden zunächst auf die Untersuchung von dünnen Flimmer- Dies ist genau im Bereich härchen (Zilien), die auch bei zahlreichen Krankheiten eine zwischen Grundlagenforschung entscheidende Rolle spielen. Die vorgeschaltete lichtmikrosko- und Produktentwicklung, pische Untersuchung liefert relevante Information über die in dem oft das Knowhow Funktionalität der untersuchten Zilien. in einer Firma (noch) nicht Kooperation von: cryoWrite AG // Biozentrum, Universität vorhanden ist. Basel // Paul Scherrer Institut Dr. Patrick Frederix, Projektbeschreibung: http://bit.ly/3JE7PZE CEO bei cryoWrite SNI-Jahresbericht 2023 41

Auf dem Weg zu robusteren Leistungshalbleitern Veränderte Phasen Wie sich kosmische Strahlung auf Leistungshalbleiter auswirkt, Im Nano-Argovia-Projekt META-DISPLAYS haben Forschende ei- die für hohe elektrische Ströme und Spannungen ausgelegt nen Phasenverzögerer entwickelt, der als Bauteil in falt- und sind, hat ein interdisziplinäres Wissenschaftlerteam im Nano- rollbaren Bildschirmen die Ausbreitung des Lichts gezielt ver- Argovia-Projekt CRONOS untersucht. ändern und steuern kann. Dies gelingt dank winziger Nano- Dazu haben die Forschenden die Leistungshalbleiter kont- strukturen auf der Ober昀氀äche des Phasenverzögerers. Sie ver- rolliert mit Protonen und Neutronen bestrahlt und elektrische ändern die Phasen des elektromagnetischen Feldes, das von der Spannungen angelegt. Anschliessend haben sie Belastungstests Lichtquelle abgestrahlt wird. Die Forschenden konnten seine ausgeführt – wobei ihr Fokus auf bestimmten sehr dünnen Dicke nun soweit reduzieren, dass er sich für falt- und rollbare Schichten in den Halbleitern lag (Gate-Oxid-Schichten), die elek- Bildschirme eignet. Auch die anderen Anforderungen wie hohe trische Leckströme verhindern. Die Forschenden haben so wich- Transmission und Farbneutralität konnte das Projektteam er- tige Informationen darüber erhalten, zu welchen Schäden phy- füllen. sikalische Prozesse führen können. Die Daten unterstützen die Kooperation von: Rolic Technologies Ltd. // CSEM Allschwil Entwicklung robusterer Leistungshalbleiter. // Paul Scherrer Institut Kooperation von: SwissSEM GmbH // FHNW Hochschule Projektbeschreibung: http://bit.ly/3wQostG für Technik // ANAXAM Projektbeschreibung: http://bit.ly/3RoKXPR Im Nano-Argovia-Projekt CRONOS untersucht ein interdisziplinäres Team den Ein昀氀uss von kosmischer Strahlung auf Leistungshalbleiter. (Bild: FHNW Windisch) «Das Nano­Argovia­Projekt CRONOS schafft ideale Voraussetzungen in Zusammenarbeit mit Fachleuten der Materialanalyse die Entwicklung In Zukunft werden vermehrt 昀氀exible Bildschirme eingesetzt. von Leistungshalbleitern voranzutreiben (Bild: Rolic Technologies) und zu verbessern.» Dr. Roger Stark, Leiter Test Laboratory SwissSEM Technologies AG «Ein Metasurface­Bauteil wird es Rolic ermöglichen, seinen Wettbewerbsvorteil als Materiallieferant für die Display­Industrie zu stärken.» Dr. Richard Frantz, Leiter Entwicklung, Rolic Technologies Ltd. 42 SNI-Jahresbericht 2023

Das Nano-Argovia-Programm unterstützt interdisziplinäre an- gewandte Forschungsprojekte in Zusammenarbeit mit Indust- rieunternehmen aus der Nordwestschweiz. Hier untersucht eine Mitarbeiterin der Hochschule für Life Sciences der FHNW den Einsatz bestimmter Nanopartikel im Kampf gegen Krebser- krankungen. SNI-Jahresbericht 2023 43

Geschätzte Unterstützung Die Mitarbeitenden des Nano Technology Centers unterstützen wissenschaftliche Projekte und forschen selbst. Daneben engagieren sie sich auch, um Schüler:innen bei ihren Maturaarbeiten weiterzu­ helfen. So hat das Team vom Nano Imaging Lab bei­ spielsweise die Untersuchung von Insekten昀氀ügeln mit rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen erst möglich gemacht. Neben dem Nano Imaging Lab gehört auch das 2022 gegründete Nano Fabrication Lab zum Nano Techno­ logy Center des SNI. Die beiden Serviceeinheiten leisten für Kund:innen aus Industrie und Akademie umfangreiche Dienstleistungen im Bereich der Abbil­ dung, Bearbeitung und Analyse von Ober昀氀ächen sowie der Mikro­ und Nanofabrikation. 44 SNI-Jahresbericht 2023

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Nano Technology Center: Unterstützung und eigene Forschung auf höchstem Niveau Das 2022 gegründete Nano Technology Center hat im Jahr 2023 wert- volle Beiträge zu Forschung und Ausbildung im SNI-Netzwerk geleistet. Die beiden zum Nano Technology Center gehörenden Gruppen Nano Fabrication Lab (NF Lab) und Nano Imaging Lab (NI Lab) ergänzen sich dabei optimal. Sie stehen sowohl Partnern aus dem Netzwerk wie auch externen Kund:innen für Dienstleistungen zur Verfügung, verbessern ihr Angebot durch eigene Forschungsaktivitäten und beteiligen sich an Lehre und Outreach-Aktivitäten des SNI. Im Nano Imaging Lab gab es 2023 weitreichende personelle Verände- rungen, da der langjährige Leiter Dr. Markus Dürrenberger aufgrund seiner Pensionierung die Führung an den Nanowissenschaftler Dr. Mar- cus Wyss übergab, und der Physiker Dr. Alexander Vogel neu zum NI Lab stiess. Das sechsköp昀椀ge Team bearbeitete 2023 insgesamt 183 Aufträge von 126 verschiedenen Kunden. Sowohl Forschungsgruppen aus dem SNI-Netzwerk wie externe Firmen pro昀椀tierten dabei von den detailgenauen Analysen, welche die NI Lab-Mitarbeitenden lieferten. Auch für verschiedene Besuchergruppen waren die Führungen im NI Lab von grossem Interesse, da die zur Verfügung stehenden unter- schiedlichen Mikroskope faszinierende Abbildungen der Mikro- und Na- nowelt liefern und damit einen eindrucksvollen Einblick in die Welt der winzigen Strukturen und Objekte erlauben. Das Nano Fabrication Lab hat 2023 seine Arbeit fortgesetzt, die für Mi- kro- und Nanofabrikation notwendige Infrastruktur des Departement Physik zu bündeln, organisatorische Massnahmen zur Erhöhung der Ef- 昀椀zienz und Sicherheit im Reinraumbetrieb zu etablieren und die Wei- chen für die Erweiterung des Geräteparks und eines zweiten Rein- raums zu stellen. 2023 nutzten neun verschiedene Forschungsgruppen der Universität Basel mit insgesamt 80 Nutzer:innen die Dienstleistun- gen des NF Labs. Auch personell ist das NF Lab im Jahr 2023 deutlich gewachsen. Im November stiessen die beiden Techniker:innen Juri Herzog und Xavier Wildermuth zum dem nun vierköp昀椀gen Team des Nano Fabrication Labs. Nano Technology Center: https://nanoscience.unibas.ch/de/services/ 46 SNI-Jahresbericht 2023

Das sechsköp昀椀ge Team des Nano Imaging Labs Nano Imaging Lab (von links nach rechts: Susanne Erpel, Alexander Wertvoller Partner für Forschung Vogel, Monica Schönenberger, Marcus Wyss, Evi Bieler und Daniel Mathys) wird seit Juni 2023 von und Ausbildung dem Nanowissenschaftler Marcus Wyss geleitet. Das Team des Nano Imaging Labs hat 2023 zahlreiche Forschungs- projekte im Bereich der Materialwissenschaften unterstützt – «Der Beitrag des Nano Imaging unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Technologietrans- Labs im Bereich der Elektronen­ ferzentrum ANAXAM oder den Firmen Artidis AG (Basel, BS), mikroskopie bietet ANAXAM eine Tiefbohrbär GmbH (Rothrist, AG), Solvias AG (Kaiseraugst, AG) wichtige Ergänzung für unsere und mz partner GmbH (Neudorf, LU). analytischen Kompetenzen im Be­ Eine fruchtbare Zusammenarbeit gab es auch mit der Uni- reich der Neutronen­ und versität Genua und dem Startup ELDICO Scienti昀椀c, zu der das NI Synchrotronanalytik.» Lab mit Analysen von Gold-Magnesium-Schichten beitragen Dr. Christian Grünzweig, konnte. In dem interdisziplinären Projekt untersuchen die For- Geschäftsführer ANAXAM schenden Gold- und Magnesiumschichten, die unter Druck und hoher Temperatur miteinander verschmolzen wurden. Dabei entstehen an der Grenzschicht zwischen den beiden Metallen verschiedene Phasen mit unterschiedlicher stöchiometrischer Zusammensetzung. Die Projektbeteiligten ho昀昀en eine neuartige Zusammensetzung von Magnesium und Gold zu 昀椀nden, die neue interessante Eigenschaften für verschiedene Anwendungen be- sitzen könnte. Das NI Lab hat in diesem Projekt mit dem fokussierten Ionen- strahl (FIB: Focused Ion Beam) Lamellen aus den Grenz昀氀ächen geschnitten, deren genaue Zusammensetzung mithilfe der EDX- Analyse ermittelt und die zweidimensionalen Kristallstrukturen der unterschiedlichen Phasen gemessen. Die Partner昀椀rma EL- DICO Scienti昀椀c lieferte mit ihrem neu entwickelten Elektronen- di昀昀raktometer ergänzende dreidimensionale Strukturen, sodass SNI-Jahresbericht 2023 47

Elektronenmikroskopische Aufnahme einer Lamel- den Forschenden nun genaue Informationen über die Zusammen- le geschnitten aus der Gold-Magnesium-Grenz- setzung und Struktur der Grenz昀氀ächen zur Verfügung stehen. schicht. Der Kontrastunterschied zeigt Bereiche In einer anderen Kollaboration mit der Gruppe von Prof. Dr. mit unterschiedlicher stöchiometrischer Zusam- mensetzung von Gold und Magnesium. In unter- Richard Warburton vom Departement Physik der Universität schiedlichen Regionen nahmen die Forschenden Basel unterstützte das NI Lab die Untersuchungen von Quan- jeweils ein Elektronenbeugungsmuster auf. (Bild: tenpunkten als Quelle für einzelne Photonen und verbindet sie Nano Imaging Lab, SNI, Universität Basel) mit stationären Spinspeichern. In einer kürzlich verö昀昀entlich- ten Studie, bei der die Forschenden erstmals die Kohärenz eines Elektronenspins in einem Quantenpunkt über eine halbe Mik- rosekunde verlängern konnten, unterstützte das NI Lab die Physiker:innen mit mikroskopischen Untersuchungen der Quantenpunkte. Bereits seit vielen Jahren ist das NI Lab aktiv beteiligt an trinationalen Forschungsprojekten rund um den Weinbau. Im Jahr 2023 startete das für drei Jahre genehmigte Projekt «WiVi- tis», das die Erhaltung und Förderung des nachhaltigen Wein- baus zum Ziel hat. Forschungsgruppen aus Deutschland, Frank- reich und der Schweiz erforschen dabei, wie sich Schädlinge und Klimaveränderungen und die daraus resultierenden Ext- remwetterereignisse bewältigen lassen. Das NI Lab trägt dabei vor allem mit rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen von schockgefrorenen Weinreben bei, da diese Analysen bes- tens geeignet sind, um P昀氀anzenstrukturen ohne Beschädigung darzustellen. Die Forschungsteams erhalten so wertvolle Infor- mationen über den Gesundheitszustand der P昀氀anzen. Die Mitarbeitenden des NI Labs unterstützen nicht nur eine Vielzahl von Forschungsprojekten, sondern betreiben auch ei- gene Forschung. Auf diese Weise erweitern sie das Spektrum 48 SNI-Jahresbericht 2023

an Serviceleistungen, die den Kund:innen in Zukunft zur Ver- Nano Fabrication Lab fügung stehen. So integrierte das NI Lab-Team an einem der Spezialist:innen für winzig Elektronenmikroskope ein Gasinjektionssystem und ist nun kleine Strukturen in der Lage, Gold auf unterschiedliche Ober昀氀ächen aufzutra- gen. In einem Projekt, bei dem ein SNI-Doktorand am Biozen- trum unterstützt wurde, fabrizierten die NI Lab-Mitarbeiten- Das Team des Nano Fabrication Labs hat im Jahr 2023 seine den Goldspitzen an Federbalken, an denen Proteine binden Arbeiten fortgesetzt, die Geräte verschiedener Arbeitsgruppen und dann untersucht werden können. Geplant ist in diesem am Departement Physik zu bündeln, die Sicherheit und E昀케zi- Themenbereich unter anderem auch die Fabrikation und Cha- enz für die Benutzer:innen zu erhöhen und die zum NF Lab rakterisierung elektrisch leitender, nanoskaliger Goldkon- gehörenden Labore zu digitalisieren. takte, die sich für ganz unterschiedliche Anwendungen eignen. Das Team des Nano Fabrication Labs. Von links nach rechts: Gerard Gadea, Arnold Lücke, Juri Herzog und Xavier Wildermuth. Daneben hat das NF Lab neue Geräte erworben, beispielsweise ein Elektronenstrahl-Lithogra昀椀e-System. Zurzeit sind die Mit- arbeitenden noch dabei das Gerät zu installieren, doch schon bald können Forschenden damit Strukturen von weniger als 10 Nanometern anfertigen. Vor allem Kund:innen aus dem Bereich Quantencomputing werden die neue Maschine nutzen. Eine weitere wichtige neue Anscha昀昀ung war ein Metall- Evaporator. Mit diesem Gerät lassen sich verschiedene Metalle aufdampfen und dann unter kontrollierten Bedingungen oxi- dieren, sodass dünnste metallische Schichten und Oxidschich- ten ohne Fehler hergestellt werden können. Die Forschenden Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von schockgefrorenen Weinre- benötigen dies vor allem zur Produktion von Josephson-Über- benblättern, die mit Falschem Mehltau und Mehltau befallen sind. gängen. Hierbei wird eine dünne Schicht aus einem nicht-sup- (Bilder: Nano Imaging Lab, SNI, Universität Basel) raleitenden Material zwischen zwei Schichten eines supralei- tenden Materials eingefügt. «Das NF Lab ist das Arbeitspferd unserer Forschung: Hier stellen wir die Geräte im Nanomassstab her, mit denen wir die Quantenphysik erforschen. Wir sind froh, dass das NF Lab­Team die Herstellung von Proben reibungsloser und sicherer gestaltet.» Prof. Dr. Andrea Hofmann Departement Physik, Universität Basel SNI-Jahresbericht 2023 49

Der neu angeschaffte Metall-Evaporator steht Die beiden Geräte be昀椀nden sich in dem neuen, vom SNI ange- Kund:innen des Nano Fabrication Labs im neuen mieteten zweiten Reinraum im 2023 fertig gestellten Gebäude Reinraum zur Verfügung. des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Basel. Dieser SNI-Reinraum ist Teil der Clean Room Facility Basel (CRFB) und wird das Angebot für Kund:innen des NF Labs deutlich erweitern. Bisher waren es vor allem Nutzer:innen vom Departement Physik der Universität Basel und von dem im SNI-Netzwerk ent- standenen Startup Qnami, welche die Einrichtungen des NF Labs nutzten. Mit der Vergrösserung des Teams auf insgesamt vier Personen und der Ausweitung der Reinraumkapazitäten werden die Serviceleistungen des NF Labs in Zukunft auch wei- teren akademischen und industriellen Kund:innen zur Verfü- gung stehen. Ausbildung Gemeinsame Aktivitäten Die beiden Gruppen des Nano Technology Center engagieren sich auch in der Lehre und Ö昀昀entlichkeitsarbeit. Im Jahr 2023 boten die beiden Leiter der Gruppen Dr. Gerard Gadea und Dr. Marcus Wyss zum ersten Mal eine Vorlesung für Bachelor-Studierende der Nanowissenschaften und Physik an. In dem Kurs bekommen die Studierenden eine Einführung und gute Übersicht über die praktischen Arbeiten rund um Elektro- nen- und Rastersondenmikroskopie sowie Mikro- und Nanofa- brikation und ergänzen damit ihr theoretisches Wissen. 50 SNI-Jahresbericht 2023

Gerard Gadea und Arnold Lücke testen das neue Sowohl im NF Lab wie auch im NI Lab waren 2023 Prak- tikant:innen und Besucher:innen willkommen und bekamen Elektronenstrahl-Lithogra昀椀e-System. bei Führungen und interaktiven Besucherprogrammen einen Einblick in die verschiedenen Tätigkeiten rund um Abbildungen der Mikro- und Nanowelt und um verschiedene Herstellungs- verfahren winziger Strukturen. Im Jahr 2023 betreute das Nano Imaging Lab neben Schul- klassen auch fünf Maturand:innen, die für ihre Maturaarbeiten rasterelektronenmikroskopische Analysen und Aufnahmen benötigten. Derartige Unterstützungen sind recht zeitaufwen- dig, sind aber eine Investition in die Zukunft, da ein erweitertes Verständnis der Mikro- und Nanowelt eine grössere Akzeptanz für Nanowissenschaften und Nanotechnologie bewirkt. «Für mich war die Arbeit am Raster­ elektronenmikroskop ein Highlight meiner Maturaarbeit.» Tim Zimmerli über die Unterstützung von Evi Bieler und Monica Schönenberger vom Nano Imaging Lab SNI-Jahresbericht 2023 51

52 SNI-Jahresbericht 2023

Winzig klein und wunder- schön Das SNI schreibt einmal im Jahr den Nano Image Award aus. Mitglieder des Netzwerks können ihre schönsten Bilder aus der Nano­ und Mikrowelt einreichen. Das SNI­Team nutzt die nur mit Mikroskopen zu sehenden «Kunstwerke», um Neugierde für die Nanowelt zu wecken. Eines der Gewinnerbilder 2023 war ein Röntgenkon­ densator unter einem Lichtmikroskop betrachtet. Seine komplizierte Geometrie beugt das sichtbare Licht und macht ein Spektrum leuchtender Farben sichtbar, wobei jeder Farbton für eine bestimmte Wellenlänge steht. Der Durchmesser des Kondensators beträgt 2 mm, die geringste Linienbreite 50 nm. Das Gerät wurde von Forschenden am PSI für ein Röntgenmikroskop des Forschungszentrums Hereon in Deutschland entwickelt. (Bild: Peng Qi, Joan Vila­Comamala, Di Qu, Paul Scherrer Institut) SNI-Jahresbericht 2023 53

Netzwerk: Zusammenarbeit über die Grenzen von Disziplinen und Institutionen hinweg Das Besondere am SNI ist sein interdisziplinäres Netzwerk, zu dem Forschende von verschiedenen Departementen der Universität Basel (Biomedizin, Chemie, Physik, Pharmazeutische Wissenschaften, Um- weltwissenschaften und Biozentrum) gehören sowie Mitglieder aus Forschungsgruppen an den Hochschulen für Life Sciences und Tech- nik der Fachhochschule Nordwestschweiz in Muttenz und Windisch, am Paul Scherrer Institut, am Departement Biosysteme der ETH Zü- rich in Basel, am Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Allschwil sowie an den Technologietransferzentren AN- AXAM und Swiss PIC. Zum erweiterten Netzwerk zählen ausserdem das Hightech Zentrum Aargau in Brugg sowie Basel Area Business & Innovation, über die Wissens- und Technologietransfer gefördert wird. 54 SNI-Jahresbericht 2023

Essentiell für die Zusammenarbeit Austausch beim Annual Event und Physikalischen Gesellschaft (EPS) in der Kategorie «Mid-Career» beim Nano­Tech Apéro bekommen hat. Die Physikerin erhielt den Preis für ihre Arbei- ten zur Methodik der Charakterisierung von Materialien im Nanomassstab und der daraus resultierenden Entdeckung neuer Damit Forschende verschiedener Forschungsinstitutionen neue funktioneller Eigenschaften. Ideen für Projekte entwickeln und e昀昀ektiv zusammenarbeiten Prof. Dr. Christoph Gerber wurde mit dem Albert Einstein können, sind regelmässige Tre昀昀en unerlässlich. Bereits seit World Award of Science 2023 geehrt. Der World Cultural Coun- Gründung des SNI organisiert das SNI-Management daher für cil verlieh Christoph Gerber den Preis in Anerkennung des alle Mitglieder des Netzwerks einmal jährlich den Annual Event. grundlegenden Charakters und der breiten Anwendbarkeit sei- 2023 fand dieser zum ersten Mal am Hallwiler See im Kanton ner Forschung im Bereich der Nanowissenschaften. Aargau statt. Prof. Dr. Dominik Zumbühl wurde 2023 zum American Phy- Während beim Annual Event alle Forschenden des Netz- sical Society Fellow gewählt. Er bekam die Auszeichnung für werks ihre Arbeiten vorstellen können, steht beim ebenfalls Quantentransportexperimente in Halbleiter-Nanostrukturen einmal jährlich statt昀椀ndenden Nano-Tech Apéro die ange- bei tiefen Temperaturen zur Untersuchung von Kohärenz, Spins wandte Forschung im Vordergrund. Im Jahr 2023 fand dieser und Spin-Bahn-Kopplung. Anlass im Switzerland Innovation Park Basel Area Allschwil Prof. Dr. Marek Basler vom Biozentrum der Universität Basel statt. Neben den interessanten Vorträgen begeisterten geführte wurde zum Mitglied der renommierten Europäischen Organi- Touren bei dem aus dem SNI-Netzwerk entstandenen Startup sation für Molekularbiologie (EMBO) gewählt. ELDICO Scienti昀椀c sowie im benachbarten Swiss Tropical and Prof. Dr. Jonathan de Roo hat 2023 einen SNSF Starting Grant Public Health Institute die Teilnehmer:innen. zugesprochen bekommen, um seine Forschung an recycelbaren Video Annual Event: https://youtu.be/f4HHrbnXw88 Schwämmen mit programmierbaren Strukturen aus Metall- Oxo-Clustern zu unterstützen. Dr. Markus Dürrenberger, der ehemalige Leiter des Nano Imaging Labs, bekam für seinen ausserordentlichen Einsatz in der Mikroskopie die Ehrenmitgliedschaft des SNI verliehen. Weitere Informationen: https://bit.ly/3Oew16m Ilaria Zardo, Christoph Gerber, Dominik Zumbühl, Marek Basler, Jonathan de Roo und Markus Dürrenberger sind unter den Forschenden aus dem SNI- Netzwerk, die 2023 ausgezeichnet wurden. Die SNI-Anlässe bieten Forschenden verschiedener Institutionen und Diszipli- Fit für die Zukunft nen Möglichkeiten sich auszutauschen und neue Projektideen zu entwickeln. Erarbeitung einer Strategie Ausgezeichnet Im Jahr 2023 hat das SNI-Team an der Ausarbeitung einer Stra- tegie für die nächsten zehn Jahr gearbeitet. Involviert in den Preise und Auszeichnungen Prozess waren das SNI-Management, Expert:innen aus dem SNI- für Forschende aus dem SNI­Netzwerk Netzwerk, von verschiedenen europäischen Nanozentren sowie die Mitglieder des SNI-Exekutivkomitees. Das zusammenfassende Strategiepapier wird im Frühjahr Im Jahr 2023 wurden etliche Forschende aus dem SNI-Netzwerk 2024 verö昀昀entlicht werden und als Richtlinie für die Entwick- mit Preisen ausgezeichnet. lung des SNI dienen. Wesentliche Leitlinien sind Fokussierung, Darunter die Leiterin des Nano Technology Centers Prof. Zusammenarbeit, Anpassung und Wirkung. Dr. Ilaria Zardo, die den Emmy-Noether-Preis der Europäischen SNI-Jahresbericht 2023 55

Kommunikation und Outreach: Die Faszination für Naturwissen- schaften teilen Zahlreiche Forschungsthemen, die innerhalb des SNI eine Rolle spie- len, sind komplex und nicht immer leicht zu verstehen. Die Herausfor- derung für das Kommunikations- und Outreach-Team des SNI ist es daher, Information über Nanowissenschaften, Nanotechnologie und die Arbeit des SNI gut verständlich und in attraktiver Form verschiede- nen Bevölkerungsgruppen näher zu bringen. Veranstaltungen, bei de- nen persönliche Interaktionen möglich sind, spielen dabei eine ebenso wichtige Rolle wie Printmaterialien und die Verbreitung von Neuigkei - ten über soziale Medien. Im Jahr 2023 hat sich das SNI-Team an etablierten Veranstaltungen wie TecDays, Besuche von und bei Schuklassen oder den Science Days im Europa Park Rust (Deutschland) beteiligt. Die SNI-Mitarbei- tenden testeten aber auch neue Formate, um auch Menschen zu er- reichen, die bisher weniger Kontakt mit Naturwissenschaften hatten. Eine immer wichtigere Rolle im Bereich der Kommunikation spielen auch beim SNI soziale Medien und die 2023 neu gestaltete Webseite. Neuigkeiten über Forschungsprojekte, Auszeichnungen, Portraits und Veranstaltungen sind die vorrangigen Themen, die oft mit kurzen selbst produzierten Videos veranschaulicht werden. Ende 2023 folgten mehr als 5500 Menschen und Organisationen den LinkedIn-, X, Insta - gramm- und YouTube-Kanälen des SNI. 56 SNI-Jahresbericht 2023

Immer mal etwas Neues Das SNI­Team testet neue Formate Einige Veranstaltungen, an denen sich das SNI beteiligt, gehö- ren bereits seit vielen Jahren zum Programm des SNI-Outreach- Teams. So haben sich Besuche bei und von Schülerklassen sowie die Teilnahme an vom SATW organisierten TecDays bestens etabliert. Sie bieten die Möglichkeit, Schüler:innen mit einem interaktiven Programm anschaulich zu zeigen, welchen span- nenden Herausforderungen sich Forschende in den Nanowis- senschaften stellen. Und auch die jährlich statt昀椀ndenden Sci- ence Days im Europa Park Rust gehören zum «Standardpro- Bei „MINT unterwegs“ konnten alle, die Lust hatten, mit den SNI-Mitarbeite- gramm» des SNI, da hier zahlreiche Kinder und Erwachsene mit rinnen basteln und experimentieren. Zeit und Lust zum Experimentieren und einem Interesse für Naturwissenschaften zusammenkommen. Mit zwei Aktivitäten hat das SNI-Team im Jahr 2023 aber auch neue Formate ausprobiert, um Menschen anzusprechen, die wir bisher noch nicht erreicht haben. Zum einen boten im Rahmen von “MINT unterwegs» jeweils zwei SNI-Mitarbeiterin- nen im Familienabteil des Treno Gottardo der SOB allen Mitrei- senden Experimente und Basteleien rund um Licht an. Zum anderen zeichneten beim «Perspektivenwechsel» Schüler:innen des Oberrhein-Gymnasiums in Weil am Rhein (Deutschland) Details von Geräten in Laboren am Departement Physik, die dann – zusammen mit Erklärungen – in einer Ausstellung am Departement Physik und in der Schule präsentiert wurden. Zu Beginn des Jahres 2023 ging auch die neu gestaltete Web- seite des SNI live. Sie bietet umfangreiche Information über die Auch beim Rüeblimärt in Aarau interessierten sich zahlreiche Besucher:innen verschiedenen Aktivitäten des SNI und informiert über aktuelle für die Aktivitäten des SNI. Neuigkeiten und Veranstaltungen. Posts auf den verschiedenen Social Media-Kanälen des SNI verweisen in den meisten Fällen auf längere Artikel auf dieser Webseite. Weitere Informationen: YouTube­Kanal: https://bit.ly/3u9XLjv LinkedIn: https://bit.ly/49qqa5z X: https://twitter.com/SNIunibas SNI­Webseite: www.nanoscience.ch Experimente für zuhause: http://bit.ly/3Hw1FIk Videoserie über Frauen in den Nanowissenschaften: https://bit.ly/48NNHya Eine animierte Version des elektromischen Magazins «SNI INSight» soll das «Das Besondere beim Experimentieren im Zug war, Lesen der Neuigkeiten rund ums SNI attraktiver machen. dass die Leute wirklich Zeit hatten uns zuzuhören und sich über Nanowissenschaften zu informieren.» Dr. Kerstin Beyer-Hans, Outreach-Managerin am SNI und Initiatorin des Projekts «MINT unterwegs» Unsere Schüler:innen haben beim «Perspektiven­ wechsel» von der Verbindung mit der Wissenschaft pro昀椀tiert und dabei erfahren, dass die Welt der Kunst und die der Wissenschaft eine inspirierende Schnitt­ stelle haben können. Dr. Tanja Reinhardt-Albiez Studiendirektorin Oberrheingymnasium Weil am Rhein Eine Videoserie über «Frauen in den Nanowissenschaften» zeigt Beispiele verschiedener Karrieren in den Nanowissenschaften. SNI-Jahresbericht 2023 57

Finanzbericht Die Universität Basel und der Kanton Aargau gründeten das Wissens­ und Technologietransfer steht im Fokus Swiss Nanoscience Institute (SNI) im Jahr 2006. Das Ziel war und Mit dem seit Gründung des SNI bestehenden Nano-Argovia- ist es, ein Kompetenzzentrum für Nanowissenschaften und Na- Programm unterstützt das SNI den Wissens- und Technologie- notechnologie in der Nordwestschweiz aufzubauen, nanowis- transfer in die Industrie. Mindestens zwei akademische Partner senschaftliche Forschung sowie den Wissens- und Technologie- aus dem SNI-Netzwerk arbeiten dabei mit Industrieunterneh- transfer in die Industrie voranzutreiben und eine exzellente men aus der Nordwestschweiz zusammen. Das Programm ge- Ausbildung für den wissenschaftlichen Nachwuchs anzubieten. währleistet die Untersuchung neuer angewandter Forschungs- ansätze in einem frühen Stadium. Im Jahr 2023 unterstützte Grundlagenforschung steht am Anfang das SNI neun Nano-Argovia-Projekte. Die Fördersumme belief Da ein grundlegendes Verständnis von Phänomenen in der Na- sich dabei auf etwa 1.4 Millionen Franken. Die Projektpartner nowelt die Basis für Innovationen bildet, investiert das SNI auf selbst trugen über ö昀昀entliche Forschungsförderinstrumente breiter Basis in grundlagenwissenschaftliche Forschung. Dies (z.B. Innosuisse, Nationalfonds, EU-Förderung) sowie Eigenmit- geschieht zum einen durch Förderung der beiden Argovia-Pro- tel der Forschungsinstitutionen fast 0.8 Millionen Franken bei. fessoren Dr. Roderick Lim und Dr. Martino Poggio. Beide tragen Die Industriepartner engagierten sich mit etwa 1.1 Millionen mit ihren Forschungsgruppen bereits seit den Anfangsjahren Franken durch in-kind-Leistungen bei den diversen Forschungs- des SNI zu dem exzellenten Ruf des SNI bei. Durch die Beteili- ansätzen. gung an nationalen und internationalen Kooperationen erhiel- ten die beiden Argovia-Professoren zusätzlich zusammen über Ausbau des Nano Technology Centers geht voran 1.9 Millionen Franken für ihre Forschung. Das SNI unterstützt Im Jahr 2023 erreichte das SNI weitere Meilensteine beim Aus- auch die Arbeit von Prof. Dr. Patrick Maletinsky (Universität Ba- bau des Nano Technology Centers, das sich als Servicezentrum sel) sowie die der drei Titularprofessoren am Paul Scherrer Ins- des SNI mehr und mehr etabliert. Zum Nano Technology Center titut Dr. Thomas Jung, Dr. Michel Kenzelmann und Dr. Frithjof gehören das 2016 gegründete Nano Imaging Lab sowie das 2022 Nolting. Insgesamt erhielten die Professoren im Jahr 2023 För- ins Leben gerufene Nano Fabrication Lab. Die beiden Service- dermittel von etwa 1.7 Millionen Franken. einheiten bieten Kund:innen aus Industrie und Akademie einen Auch die meisten Doktorierenden in der 2012 gegründeten SNI- umfassenden Service in den Bereichen Abbildung sowie Mikro- Doktorandenschule forschen an grundlagenwissenschaftlichen und Nanofabrikation an. Fragestellungen. Die vierzig Doktorierenden, die 2023 zur SNI- Im Jahr 2023 wurden neue Grossgeräte für das Nano Fabri- Doktorandenschule gehörten, sind an verschiedenen Institutio- kation Lab geliefert, die für Dienstleistungen im Bereich der nen im SNI-Netzwerk tätig. Sie erwerben aber alle ihren Doktor- Mikro- und Nanofabrikation unerlässlich sind. Das SNI inves- titel an der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der tierte rund eine halbe Million Franken in die neue Ausstattung. Universität Basel. Insgesamt lagen die Ausgaben für die Dokto- Dies ist nur aufgrund von Rücklagen möglich – die auch sicher- randenschule bei etwa zwei Millionen Franken. stellten, dass bei Ausfällen an Mikroskopen notwendig Repara- Die Ausgaben 2023 gemäss Finanzbericht der Universität Basel vom 26. Februar 2024 sind in der nachfolgenden Tabelle nach Ausgabepositionen aufgeschlüsselt: Aufwand 2023 in CHF Univ. Basel Kanton AG Total Management Personal und Betriebsaufwand 92’973 260’364 353’337 Overhead — 650‘000 650‘000 Infrastruktur Infrastruktur Apparate 27’034 1’130’944 1’157’978 Wissens- und Techtransfer Personal und Betriebsaufwand 23’980 136’481 160’461 Nano-Argovia-Projekte — 1’370’119 1’370’119 Outreach & PR Personal und Betriebsaufwand 95’231 77’742 172’973 Fördermassnahmen Professoren 569’664 1’064’013 1’633’677 PSI-Professoren 53’366 53’366 Nano Curriculum Bachelor- und Masterprogramm 293’846 236’494 530’340 Nano Technology Center Nano Imaging/Nano Fabrication 652’582 303’741 956’323 SNI PhD School Personal und Betriebsaufwand 802’779 1’204’399 2’007’178 Total Aufwand 2023 in CHF 2’558’090 6’487’662 9’045’752 58 SNI-Jahresbericht 2023

turen schnellstens ausgeführt werden konnten. Insgesamt be- Million Franken an der Anscha昀昀ung eines hochmodernen Elek- lief sich das Budget des Nano Technology Centers 2023 auf fast tronenmikroskops am Biozentrum. Insgesamt investierte das eine Million Franken. Weitere Anscha昀昀ungen, die das Nano SNI 2023 fast 1.2 Millionen Franken in neue Infrastruktur. Technology Center für die Zukunft rüsten, wurden 2023 geneh- Weitere Investitionen in Forschungsinfrastruktur wurden migt. Sie werden aufgrund von längeren Lieferzeiten jedoch im Jahr 2023 geplant, aufgrund von langen Lieferzeiten werden erst in der Kostenrechnung von 2024 berücksichtigt. diese jedoch erst im Finanzbericht 2024 auftauchen. Das Exe- kutivkomitee des SNI bewilligte bei seiner ersten Sitzung 2024 Studium und Outreach sind weitere Eckpfeiler weitere Investitionen in Infrastruktur von rund einer Million Mit mehr als 0.5 Millionen Franken beteiligt sich das SNI an Franken. Die Rücklagen des SNI werden auf diese Weise sinnvoll dem interdisziplinären Studiengang Nanowissenschaften an eingesetzt und helfen dabei, das SNI und assoziierte Forschungs- der Universität Basel. Im Jahr 2023 nutzten 56 Bachelor- und 26 gruppen 昀椀t für die Zukunft zu machen. Masterstudierende dieses schweizweit einzigartige Ausbil- In dem Jahresabschluss des SNI werden in der letzten Zeile dungsangebot, bei dem die jungen Nachwuchswissenschaft- etwa 5.6 Millionen Franken als «Stand gebundene Projektmittel ler:innen eine breite Grundlage in den Naturwissenschaften SNI per 31.12.2023» ausgewiesen. In diesem Saldo sind bereits erhalten und damit bestens in der Lage sind, an Schnittstellen getätigte Zusprachen aus vorhergehenden Jahren nicht berück- verschiedener Disziplinen zu arbeiten. sichtigt. Unter anderem handelt es sich dabei um neue Ausstat- Auf den Studiengang aufmerksam machen und generell über tung des Nano Technology Centers und Investitionen in Infra- Nanowissenschaften und die Aktivitäten des SNI zu informieren, struktur von Forschungsgruppen. Zudem gibt es bei Nano- gehört ebenfalls zu den Aufgaben des SNI-Teams. Dazu nehmen Argovia-Projekten immer wieder Mittel, die noch nicht abgeru- Mitarbeitende an verschiedenen Veranstaltungen teil und etab- fen wurden. Ein wesentlicher Teil sind Rückstellungen für lau- lieren eigene Formate für den Austausch mit der Bevölkerung. fende Doktorarbeitsprojekte, da Doktorierende der SNI-Dok- Mehr und mehr Bedeutung gewinnt auch die Verbreitung von torandenschule für einen Zeitraum von 48 Monaten eingestellt Information rund um das SNI über soziale Medien. Für den in- werden. ternen Austausch unerlässlich sind Veranstaltungen wie der Annual Event oder der Nano-Tech Apéro. Hier haben SNI-Mit- Wir bedanken uns ganz herzlich bei der Direktion Finanzen glieder die Möglichkeit sich kennen zu lernen, über ihre For- der Universität Basel für die gute Zusammenarbeit über das schung zu diskutieren und neue Ideen zu generieren. Insgesamt ganze Jahr und die reibungslose Finanzberichterstattung. Ein schlagen Kosten für Ö昀昀entlichkeitsarbeit und interne Veranstal- weiteres grosses Dankeschön geht an die Kantone Aargau, Basel- tungen mit weniger als 0.2 Millionen Franken zu buche. Stadt und Baselland. Nur aufgrund ihres Engagements ist es dem SNI möglich, exzellente Nachwuchswissenschaftler:innen Investitionen in die Zukunft sind unerlässlich auszubilden, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu generie- Um in den Nanowissenschaften und der Nanotechnologie kon- ren und Firmen bei innovativen Projekten für eine bessere Zu- kurrenzfähig zu bleiben, ist eine moderne Infrastruktur uner- kunft zu unterstützen. lässlich. Die angesparten Reserven erlauben dem SNI Infrastruk- turmassnahmen in Forschungsgruppen und im Nano Techno- logy Center zu unterstützen. Neben den Anscha昀昀ungen im Dienstleistungsbereich beteiligte sich das SNI mit einer halben Die nachfolgende Tabelle zeigt die Erfolgsrechnung der SNI-Mittel per 31. Dezember 2023: Erfolgsrechnung 2023 in CHF Univ. Basel Kanton AG Total Zusprachen 2’827’284 5‘140‘000 7’967’284 Kapitalertrag und sonstige Erträge 16’009 1’068 17’077 Ertrag 2’843’293 5’141’068 7’984’361 Aufwand 2’558’090 6’487’662 9’045’752 Jahresüberschuss 285’204 (1’346’594) (1’061’390) Stand gebundene Projektmittel SNI per 01.01.2023 1’704’344 4’923’761 6’628’105 Zuweisung (+)/Au昀氀ösung (–) gebundene Projektmittel 285’204 (1’346’594) (1’061’390) Stand gebundene Projektmittel SNI per 31.12.2023 in CHF 1’989’548 3’577’167 5’566’715 SNI-Jahresbericht 2023 59

Organisation Nano Fabrication Lab Dr. G. Gadea (Leitung) J. Herzog (seit 01.11.2023) Argovia­Ausschuss A. Lücke (vom Departement Physik 昀椀nanziert) Regierungsrat A. Hürzeler, Vorsteher Departement Bildung, X. Wildermuth (seit 01.11.2023) Kultur und Sport des Kantons Aargau Prof. Dr. A. Schenker-Wicki, Rektorin Universität Basel Prof. Dr. M. Poggio, Direktor SNI Prof. Dr. C. Bergamaschi, Direktionspräsident FHNW Prof. Dr. G.-L. Bona, ehemals Direktor Empa Dr. W. Riess, ehemals IBM Department Head & Koordinator Binnig & Rohrer Nanotechnology Center Prof. Dr. C. Rüegg, Direktor Paul Scherrer Institut SNI­Exekutivkomitee Prof. Dr. M. Poggio, Direktor SNI (Doktorandenschule) Listen über Mitglieder Prof. Dr. P. Maletinsky, Vizedirektor (Nano-Argovia-Programm) Prof. Dr. S. Hiller (Biozentrum, Rektorat/Fakultät) und Projekte 2023 Prof. Dr. J. Huwyler (Curriculum Nanowissenschaften, Departement Pharmazeutische Wissenschaften)) Prof. Dr. R. Y. H. Lim (Biozentrum) Principal Investigators und assoziierte Mitglieder Prof. Dr. K. Moselund (Paul Scherrer Institut) https://bit.ly/3ToGa3l Prof. Dr. O. Tagit (Fachhochschule Nordwestschweiz) Prof. Dr. O. Wenger (Departement Chemie) Doktoranden und Doktorandinnen C. Wirth, SNI Geschäftsführerin SNI (HR, Finanzen, https://bit.ly/48Kzcdk Administration) Prof. Dr. I. Zardo (Nano Technology Center und Departement Projekte der SNI­Doktorandenschule 2023 Physik) https://bit.ly/4c2yqve Nano­Argovia­Projekte 2023 SNI­Management https://bit.ly/3v5c7Es Prof. Dr. M. Poggio, Direktor SNI C. Wirth, Geschäftsführung (HR, Finanzen, Administration) Dr. A. Baumgartner (Doktorandenschule) Dr. A. Car (Curriculum Nanowissenschaften) Dr. K. Beyer-Hans (Kommunikation, Outreach) Weitere Information Dr. G. Gadea (Nano Fabrication Lab) S. Hüni (Kommunikation, Outreach) Dr. C. Möller (Kommunikation, Medienkontakt, Social Media) Dr. M. Wegmann (Kommunikation, Outreach, Social Media) Wenn Sie mehr über das Swiss Nanoscience Institute wissen Dr. M. Wyss (Nano Imaging Lab) möchten, besuchen Sie doch unsere Webseite (www.nanosci- ence.ch) oder folgen Sie uns auf LinkedIn, X oder YouTube. Dort posten wir regelmässig Neuigkeiten aus dem Netzwerk. Curriculum Nanowissenschaften Dr. A. Car (Studienkoordinatorin) Wissenschaftliches Beiheft S. Chambers (Administration) Die wissenschaftlichen Berichte aller Nano-Argovia-Projekte und Projekte der SNI-Doktorandenschule aus dem Jahr 2023 昀椀nden Sie auch auf unserer Webseite oder scannen Sie einfach Nano Imaging Lab den QR-Code. Dr. M. Dürrenberger (Leitung bis 31.05.2023) https://bit.ly/3TrNwTL Dr. M. Wyss (Leitung ab 01.06.2023, TEM, FIB-SEM) E. Bieler (SEM) S. Erpel (SEM, TEM) D. Mathys (FIB-SEM, Bildbearbeitung) Dr. M. Schönenberger (AFM, LSM) Dr. A. Vogel (TEM, FIB-SEM) 60 SNI-Jahresbericht 2023

Titelbild: Mikrokugeln Mikrokugeln wurden aus Styrol durch Emulsions- polymerisation von Studierenden im Praktikum Polymere an der FHNW hergestellt. Die Kugeln (Ø ca. 0.25 µm) bilden beim Trocknen auf dem Pro- benhalter ein hexagonal geordnetes Gebilde. Das Bild wurde mit einem Elektronenmikroskop auf- genommen. Die Kugeln sind ursprünglich weiss, das Bild wurde mit Adobe Photoshop eingefärbt. (Bild: V. Hollenstein, L. Martinez und S. Saxer (FHNW) Impressum: Gestaltungskonzept: STUDIO NEO Text und Layout: C. Möller und M. Poggio mit Unterstützung von PIs und Doktorierenden Korrektorat: C. Wirth Bilder: C. Möller und angegebene Quellen © Swiss Nanoscience Institute, April 2024 SNI Jahresbericht 2023 61

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