Jahresbericht 2024 - Swiss Nanoscience Institute

Jahresbericht 2024 Swiss Nanoscience Institute

3 Editorial 36 Nano­Argovia­Programm: Wissenschaftliches Beiheft Produktive Zusammenarbeit Die wissenschaftlichen Berichte 4 2024 in Kürze mit Firmen aus der Nordwest­ aller Nano-Argovia-Projekte schweiz und Projekte der SNI-Doktoran- 8 Swiss Nanoscience Institute: denschule aus dem Jahr 2024 Das interdisziplinäre Exzellenz­ 50 Nano Technology Center: finden Sie auch auf unserer zentrum für Nanowissenschaf­ Partner bei Forschung und Webseite www.nanoscience.ch ten in der Nordwestschweiz Lehre oder scannen Sie den QR-Code. – Nano Imaging Lab: Ein ge- 12 Studium Nanowissenschaften: schätzter Forschungspartner Vielfältig, anspruchsvoll und – Nano Fabrication Lab: An- aktueller denn je sprechpartner für die Herstel- – Wieder aktiv: Alumni-Organisa- lung winziger Strukturen tion Nanowissenschaften – Nano Technology Center: Aktiv – Ausgezeichnete Masterarbeit: in Lehre und Outreach bit.ly/3WL7A4P Aris Lafranca untersucht einen Hybridresonator 60 Netzwerk: – Argovia Travel Grants: Wert- Mit interdisziplinärer Zusam­ www.nanoscience.ch volle Erfahrung für Studierende menarbeit gemeinsame Ziele Folgen Sie uns: – Blockkurse: Erster Einstieg in erreichen die Forschungswelt – Strategie 2024–2034: Ausrich- tung auf eine gemeinsame er- 16 SNI­Doktorandenschule: folgreiche Zukunft Spezialisierung mit Einblick in – Aktives Netzwerken: For- verschiedene Fachgebiete schende zusammenbringen – Neuartiger Probenträger für und informieren kristallographische Untersu- – Auszeichnungen und Preise chungen – Sensor für gasförmige Mole- 64 Kommunikation und Outreach: küle Förderung des Dialogs zwi­ – Mikrofluidik für die Antibioti- schen Forschung und Gesell­ kaforschung schaft – Mit Licht gekoppelt – Auf dem Rüeblimärt, im Labor, – Kopplung eines Festkörpers mit im Vortragsraum oder auch on- einem Atomsystem line: Unterschiedliche Formate – Empfindliche Sensoren basie- für verschiedene Zielgruppen rend auf Diamant-Farbzentren – Ersatzgewebe für das Herz 66 Finanzbericht – SNI-Doktorierende: Interdiszip- linär vernetzt 68 Organisation – SNI Startup-Workshop: «From – Ausschüsse und Gremien Lab to Startup» – Listen Mitglieder und Projekte – Link zum wissenschaftlichen 24 Forschung: Teil und Impressum Grundlagenforschung bildet die Basis 2 SNI-Jahresbericht 2024

Liebe Kolleginnen und Kollegen, liebe SNI-Interessierte Mit dem Jahresbericht 2024, den Sie in Immer wieder faszinierend ist dabei die senschaftlichen Konferenz erleben lassen. den Händen halten, blicken wir zurück Vielfalt der Ansätze, bei denen nanowis- In diesem Jahresbericht können auch auf ein geschäftiges Jahr mit interessan- senschaftliche Forschung Lösungen ver- Sie mehr über all unsere Aktivitäten er- ten Forschungsergebnissen und inspirie- sprechen. In diesem Jahr sind es Frage- fahren. Anhand zahlreicher Bilder be- renden Begegnungen bei zahlreichen An- stellungen aus den Life Sciences, der Me- kommen Sie beispielhaft Einblicke in die lässen. Es war ein Jahr, in dem wir uns im dizin, den Umwelt-, Material- oder Quan- Arbeit unterschiedlicher Arbeitsgruppen Rahmen der finalen Ausarbeitung des tenwissenschaften – also genau in den – die zusammen das SNI zu einem ganz Strategiepapiers 2024–2034 weiterhin in- Bereichen, in denen wir auch in Zukunft besonderen interdiszipinären, interinsti- tensiv mit der Zukunft des Swiss Nano- mithilfe der Sichtbarmachung und Her- tutionellen Netzwerk mit gemeinsamen science Institute beschäftigt haben. Wir stellung winziger Strukturen und Ob- Zielen machen. haben dazu den Rat externer Expert:innen jekte wertvolle Beiträge leisten wollen. Wenn Sie noch Lust auf mehr haben, eingeholt, aber auch Gedanken und Vor- Die beiden Serviceeinheiten, Nano bietet das wissenschaftliche Beiheft de- schläge aus dem SNI-Netzwerk aufgegrif- Imaging Lab und Nano Fabrication Lab, tailliertere Beschreibungen der 2024 un- fen. Im Mai 2024 hat dann unser oberstes die zusammen das Nano Technology Cen- terstützten Projekte innerhalb der SNI- Gremium, der Argovia-Ausschuss, das Pa- ter bilden, tragen mit ihren Dienstleis- Doktorandenschule und des angewand- pier genehmigt. Damit haben wir nun ei- tungen und der eigenen Forschung eben- ten Nano-Argovia-Programms. nen Leitfaden zur Hand, der uns hilft, un- falls zu den Erfolgen des SNI bei. Über die sere Vision zu erfüllen, das Leben durch Jahre werden diese beiden Teams immer Viel Spass beim Durchblättern und Lesen. Nanotechnologie zu verbessern. Als das mehr in den Fokus innerhalb unseres Netzwerk für Nanowissenschaften in der Netzwerks rücken und auch als verbin- Mit herzlichen Grüssen Schweiz wollen wir durch Ausbildung und dendes Element zwischen den Forschen- Forschung zur Bewältigung zukünftiger den fungieren. Nicht nur für Wissen- Herausforderungen beitragen. Dabei wer- schaftler:innen ist die Arbeit rund um den wir einen Fokus auf Nanoimaging und Nanoimaging und Nanofabrikation inte- Nanofabrikation legen und die Zusam- ressant. Auch einem immer breiter wer- menarbeit im Netzwerk stärken. Wir wer- denden Publikum gewähren die Mitarbei- den immer wieder sinnvolle und notwen- tenden des Nano Technology Centers fas- Prof. Dr. Martino Poggio dige Anpassungen vornehmen und dafür zinierende Einblicke in die Mikro- und SNI-Direktor sorgen, dass wir mit unseren Aktivitäten Nanowelt. in den Bereichen Lehre, Forschung, Tech- Das Interesse für Naturwissenschaften nologietransfer und Dienstleistungen zur generell und Nanowissenschaften im Be- Lösung von Herausforderungen der Gesell- sonderen weckt auch unser kleines, hoch schaft beitragen. motiviertes Kommunikations- und Out- Im ersten Teil dieses Jahresberichts reach-Team immer wieder bei unter- führen wir einige Highlights im Bereich schiedlichen Anlässen. Im Jahr 2024 war der Ausbildung im Studium Nanowissen- beispielsweise die Veranstaltung «TecDay schaften und in der SNI-Doktoranden- meets Swiss NanoConvention» ein voller schule auf und gehen dann näher auf Erfolg. Im Rahmen der vom SNI organi- Forschungsergebnisse ein. Dabei zeigen sierten Swiss NanoConvention in Basel wir beispielhaft auf welchen Gebieten hat unser Team in Zusammenarbeit mit Mitglieder des SNI-Netzwerks ihre Ergeb- der Schweizerischen Akademie der Tech- nisse in renommierten Wissenschafts- nischen Wissenschaften SATW ein spezi- journalen veröffentlicht haben. Ange- elles Programm für 60 Schüler:innen von wandte Forschungsprojekte, die im Rah- Schweizer Gymnasien zusammengestellt, men des Nano-Argovia-Programms vom ihnen so eine Einführung in die Nanowis- SNI im Jahr 2024 gefördert wurden, be- senschaften ermöglicht und sie das inspi- schreiben wir ebenfalls kurz und knapp. rierende Flair einer internationalen wis- SNI-Jahresbericht 2024 3

2024 in Kürze Abgeschlossenes Masterstudium Dreizehn Studierende haben im Jahr 2024 erfolgreich das anspruchsvolle Masterstudium in Nanowissenschaften abgeschlossen. Seite 13 Alumni­Organisation wieder aktiv Nach längerer Pause kam Ende des Jah- res 2024 der Vorstand der Alumni-Orga- nisation Nanowissenschaften wieder zu- sammen und organisierte im Dezember 2024 bereits ein Treffen der Mitglieder. Seite 13 Exzellente Arbeiten Sieben SNI-Doktorierende haben 2024 ihre Doktorarbeiten abgeschlossen. Sie haben dazu an den Departementen Bio- zentrum, Chemie und Physik der Univer- sität Basel, am Paul Scherrer Institut und an der Hochschule für Life Sciences FHNW gearbeitet. Seite 16 Startup­Workshop Im Jahr 2024 hat das SNI den Workshop «From Lab to Startup» ins reguläre Pro- Das Team des Strategie für die nächsten 10 Jahre gramm der SNI-Doktorandenschule auf- Nano Imaging Mit Unterstützung externer und interner Expert:innen hat genommen. In diesem Kurs erhalten Labs hat 2024 ein das SNI-Team 2024 seine Strategie 2024–2034 entwickelt. Das von nun an jedes Jahr Doktorierende neues Rasterelek­ SNI wird sich in den Bereichen Life Sciences, Medizin, Mate- eine Einführung in die Welt der Firmen- tronenmikroskop rial-, Quanten- und Umweltwissenschaften auf Nanoimaging gründung. mit fokussiertem und Nanofabrikation fokussieren. Die Zusammenarbeit in- Seite 21 Ionenstrahl nerhalb des Netzwerks wird gestärkt und die Infrastruktur, in Betrieb ge­ das Curriculum und die Aussendarstellung angepasst und nommen. modernisiert. Durch grundlagenwissenschaftliche und ange- Wertvolle Unterstützung wandte Forschung und durch die Ausbildung engagierter Die beiden Teams im Nano Technology Nachwuchswissenschaftler:innen wird das SNI positive Im- Center, Nano Imaging Lab und Nano Fa- pulse für die Allgemeinheit setzen. brication Lab, haben im Jahr 2024 zahl- Seite 61 reiche Forschungsgruppen mit ihrem Service rund um die Abbildung und Fab- rikation von Mikro- und Nanostrukturen unterstützt. Die Mitarbeitenden tragen damit massgeblich zu Forschungserfol- gen bei. Seite 50 4 SNI-Jahresbericht 2024

Aris Lafranca bekam im Jahr 2024 Unser Ehrenmitglied Christoph Elizaveta Maksimova gewann den den Preis für die beste Master- Gerber wurde aufgrund seiner Preis für den besten Pitch im arbeit in Nanowissenschaften an massgeblichen wissenschaftli- Rahmen des Workshops «From Lab der Universität Basel verliehen. chen Beiträge in den Nanowissen- to Startup». schaften auf die Liste der Clariva- te Citation Laureates aufgenommen. Zahlreiche Gelegenheiten zum Kopplung von Nanodraht und Ionen Netzwerken Im Rahmen einer Doktorarbeit in der SNI-Doktorandenschule Das SNI-Team bot seinen Mitgliedern mit haben Forschende einen Nanodraht mit kühlbaren Ionen kom- der Organisation der Swiss NanoConven- biniert und die Ionen durch mechanische Schwingungen des tion, des Annual Events und des NanoTec Nanodrahts gezielt in Bewegung versetzt. Dies könnte zukünf- Apéros zahlreiche Gelegenheiten für den tig neue Wege eröffnen, um hybride Quantensysteme zu ent- interdisziplinären Austausch über die wickeln. Grenzen von Institutionen hinweg. Seite 30 Seite 62 Auch im Jahr Reibung hängt von Geschwindigkeit ab Methode zum Nachweis von 2024 fand der Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben gezeigt, dass auf der Nanopartikeln in Lebensmitteln für SNI Annual Event Nanometerskala Reibungskräfte von der Geschwindigkeit ab- Kleinkinder im Kanton Aargau hängen. Im Rahmen des Nano-Argovia-Programms statt. Anamarija Seite 31 haben Forschende ein Verfahren zum Nikoletić (rechts) Nachweis von Nanopartikeln in Säug- wurde für das lingsnahrung entwickelt. beste Poster aus­ Starke Spin­Photonen­Kopplung Seite 26 gezeichnet, Mor­ Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine starke Kopplung ris Degen (links) zwischen einem Elektronenspin und einem einzelnen Photon erhielt den Preis hergestellt. Normalerweise koppelt ein Elektronspin nur sehr Nanokompartimente für enzymatische für den besten schwach an Photonen. Reaktionen Vortrag. Seite 32 Wissenschaftler:innen aus dem SNI-Netz- werk haben neuartige Nanocluster vorge- stellt, die sich an der Art und Weise ori- entieren, wie natürliche Zellen in Gewe- ben interagieren. Seite 27 Nanostrukturen für bessere Implantate Im Rahmen des Nano-Argovia-Programms haben Forschende gezeigt wie nanostruk- turierte Titanoberflächen (Ti2-Spikes) ei- nen Beitrag zu verbesserten Zahnimplan- ten liefern können. Seite 27 SNI-Jahresbericht 2024 5

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Nanoimaging und Nanofabrikation Nanoimaging und Nanofabrikation sind die Schwerpunk­ te, auf die sich die grundlagenwissenschaftliche und an­ gewandte Forschung im SNI­Netzwerk in den kommen­ den Jahren fokussieren wird. Dabei werden Forschende in interdisziplinären Teams weiterhin Fragestellungen in den Life Sciences, der Medizin, den Material­, Quanten­ und Umweltwissenschaften bearbeiten, um damit einen Beitrag zur Lösung ganz unterschiedlicher Herausforde­ rungen der Zukunft zu leisten. In den Bereichen Nanoimaging unf Nanofabrikation steht zudem das Nano Technology Center des SNI als exzellen­ ter Forschungspartner und Dienstleister für interne wie externe Kund:innen bereit. Das Bild zeigt vom Nano Fabrication Lab hergestellte Strukturen, die es dem Nano Imaging Lab ermöglichen, Leitfähigkeitsmessungen eines additiven Nanolitho­ graphieverfahrens durchzuführen. Mehr zum Nano Technology Center ab Seite 50. Mehr zu Forschungsergebnissen ab Seite 24 und zu angewandten Nano­Argovia­Projekten ab Seite 36. SNI-Jahresbericht 2024 7

Swiss Nanoscience Institute: Das inter disziplinäre Exzellenzzentrum für Nanowissenschaften in der Nordwestschweiz Das Swiss Nanoscience Institute (SNI) wurde 2006 vom Kanton Aargau und der Universität Ba- sel gegründet und vereint Forschende führender Wissenschaftsinstitutionen aus der Nordwest- schweiz, die sich sowohl grundlagenwissenschaft- 24% lichen als auch angewandten Fragestellungen wid- men. Gleichzeitig engagiert sich das SNI intensiv in 24% der SNI-Mitglieder der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuch- sind Frauen. ses, um künftige Fachkräfte optimal auf interdiszip- linäre Herausforderungen vorzubereiten. Ein zentraler Bestandteil dieses Engagements ist das schweizweit einzigartige Studium der Nano- 11+13+7 wissenschaften an der Universität Basel, das zu ei- nem Bachelor- und Masterabschluss führt. Ergän- Elf Studierende haben 2024 zend dazu betreibt das SNI eine internationale das Bachelorstudium abgeschlossen. Dreizehn Studierende haben erfolgreich Doktorandenschule, die talentierte Nachwuchsfor- ihr Masterstudium in Nano- schende aus aller Welt anzieht. wissenschaften beendet. Sieben Dokto- rierende haben ihre Dissertation erfolg- reich abgeschlossen. Forschung und Lehre werden durch das Nano Technology Center unterstützt, das mit den beiden Serviceeinheiten Nano Imaging Lab und Nano Fab- rication Lab akademischen und industriellen Part- nern Expertise in den Bereichen Bildgebung, Ana- lyse sowie Nano- und Mikrofabrikation bietet. In Zukunft wird das SNI seine Forschungsaktivitä- 40 ten verstärkt auf die Bereiche Nanoimaging und Nanofabrikation ausrichten. Durch die enge Zu- Im Jahr 2024 gehörten 40 Doktorierende sammenarbeit innerhalb des Netzwerks wird das zur SNI-Doktorandenschule. SNI dazu beitragen, drängende Herausforderungen in den Life Sciences, der Medizin sowie den Quan- ten-, Material- und Umweltwissenschaften zu be- wältigen. 8 SNI-Jahresbericht 2024

174 Zum SNI-Netzwerk gehören 174 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 sowie Technik und Umwelt der Fachhochschule Nord westschweiz FHNW, das Paul Scher- 17 rer Institut PSI, das Centre Suisse Von den insgesamt 60 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 2024 17 bei einer Forschungs- die Technologietransferzentren A NAXAM institution oder einem Bundesamt. und Swiss PIC. Das Hightech Zentrum 50 Aargau sowie Basel Area Business & Im Jahr 2024 liefen im SNI-Netzwerk Innovation ergänzen das Netzwerk. 50 Projekte – davon 10 im angewandten Nano-Argovia-Programm und 40 in der SNI-Doktorandenschule. 40 8.9 40 der 60 ehemaligen Doktorierenden des SNI sind in einem Industrieunternehmen beschäftigt. Mio. 76 Das SNI hatte 2024 Ausgaben von etwa Im Jahr 2024 waren im Bachelorstudium 8.9 Millionen Schweizer Franken (ohne 52 Studierende eingeschrieben, Kosten für Gebäude), von denen rund im Masterstudium 24. 5.8 Millionen vom Kanton Aargau und 3.1 Millionen von der Universität Basel 74 getragen wurden. 73+130 Im Jahr 2024 wurden 74 Im Jahr 2024 haben 73 verschiedene Veröffentlichungen in renommierten Nutzer:innen den Service des Nano Fab- Wissenschaftszeitschriften mit rication Labs in Anspruch genommen. Beteiligung von SNI-Mitgliedern >7000 Das Nano Imaging Lab erhielt 2024 veröffentlicht. Mehr als 7000 Interessierte folgen den mehr als 180 Aufträge von 130 verschie- Social Media-Kanälen des SNI auf denen Kund:innen, wobei diese Aufträge LinkedIn, Bluesky, X, Instagram und oft mehrere Tage in Anspruch nehmen. YouTube. SNI-Jahresbericht 2024 9

Der Kanton Mit Wurzeln im Kanton Aargau und nige ehemalige Nanostudierende absolvieren diese Aargau und die an der Universität Basel in der 2012 gegründeten SNI-Doktorandenschule. Die Universität Basel Das SNI wurde 2006 vom Kanton Aargau und der meisten der 40 Doktorierenden, die 2024 zur SNI- sind die Träger Universität Basel gegründet, um Forschung und Aus- Doktorandenschule gehörten, haben jedoch ihre des SNI. bildung in den Bereichen Nanowissenschaften und vorangegangene Ausbildung an internationalen Uni- Nanotechnologie in der Nordwestschweiz zu för- versitäten abgeschlossen. Sie arbeiten meist an dern. Für die nächsten Jahre ist eine Fokussierung grundlagenwissenschaftlichen Fragestellungen, die auf die Bereiche Nanoimaging und Nanofabrikation häufig einen interdisziplinären Charakter haben. geplant, um damit zu neuen Erkenntnissen und zu Sieben Doktorierende haben 2024 ihre Arbeiten er- Innovationen in den Life Sciences, der Medizin, den folgreich abgeschlossen. Sechs neue Projekte wur- Quanten-, Material- und Umweltwissenschaften bei- den genehmigt und werden 2025 starten. Mehr als zutragen. 70% der bisherigen 60 Absolvent:innen der SNI-Dok- Nanotechnologien spielen eine zentrale Rolle in torandenschule blieben auch nach dem Abschluss Forschung und Industrie im Kanton Aargau. Die zahl- der Dissertation in der Schweiz. reichen Forschungsprojekte des SNI ermöglichen Unternehmen aus dem Aargau, Solothurn und den beiden Basler Halbkantonen Zugang zu wissen- Unterstützung von Forschungsgruppen schaftlichen Erkenntnissen, innovativen Technolo- Sehr aktiv in der Ausbildung und auf ihren jeweili- gien und Dienstleistungen. gen Forschungsgebieten sind die beiden vom SNI Das SNI hatte im Jahr 2024 Ausgaben von etwa unterstützten Argovia-Professoren Dr. Roderick Lim 8.9 Millionen Schweizer Franken, von denen etwa und Dr. Martino Poggio mit ihren Forschungsgrup- 5.8 Millionen vom Kanton Aargau und 3.1 Millionen pen an der Universität Basel. Sie tragen mit ihren von der Universität Basel getragen wurden. Arbeiten zu zellulären Transportvorgängen respek- tive Nanomechanik und Nanomagnetismus wesent- lich zur exzellenten Reputation des SNI bei. Darüber Interdisziplinäres Netzwerk hinaus fördert das SNI die Forschung der drei Titu- Das SNI vernetzt Forschende führender Wissen- larprofessoren Dr. Thomas Jung, Dr. Michel Kenzel- schaftsinstitutionen der Nordwestschweiz, darunter mann und Dr. Frithjof Nolting, die einen Lehrauftrag die Universität Basel mit zahlreichen Departemen- am Departement Physik der Universität Basel haben Das SNI vereint ten, die Fachhochschule Nordwestschweiz mit der und mit ihren Forschungsgruppen am PSI tätig sind. Forschende der Hochschule für Life Sciences in Muttenz und der führenden Hochschule für Technik und Umwelt in Windisch, Wissenschafts­ das Paul Scherrer Institut, das Departement Biosys- Technologietransfer und Industriekooperationen institutionen der teme der ETH Zürich in Basel, das Centre Suisse Das SNI unterstützt den Wissens- und Technologie- Nordwest­ d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in All- transfer durch das Nano-Argovia-Programm, in des- schweiz. schwil und die beiden Technologietransferzentren sen Rahmen bereits rund 100 Projekte in Zusammen- ANAXAM und Swiss PIC. Im Bereich des Wissens- und arbeit mit Unternehmen aus der Nordwestschweiz Technologietransfers arbeitet das SNI ebenfalls mit realisiert wurden. 2024 erhielten zehn dieser ange- dem Hightech Zentrum Aargau in Brugg sowie mit wandten Forschungsprojekte eine finanzielle Unter- Basel Area Business & Innovation zusammen. stützung. Dabei kamen bei sechs der Projekte die Partnerfirmen aus dem Kanton Aargau, bei vier Pro- jekten waren Unternehmen aus einem der beiden Ausbildung und Nachwuchsförderung Basler Halbkantone beteiligt. Die Zusammenarbeit Im Bachelor- und Masterstudiengang «Nanowissen- mit der Industrie wird auch durch die beiden Tech- schaften» an der Universität Basel erhalten die Stu- nologietransferzentren ANAXAM und Swiss PIC ge- dierenden eine umfassende naturwissenschaftliche fördert, die ebenfalls Partner im SNI-Netzwerk sind. Grundausbildung, bevor sie sich auf individuelle Die Ausbildung Schwerpunkte spezialisieren. Schon früh sammeln und Förderung sie praktische Erfahrungen in Forschungsgruppen Hochqualifizierter Service durch das von Nachwuchs­ und lernen Industrieprojekte kennen. Nano Technology Center forschenden Insgesamt haben bisher 296 Studierende in Basel Das Nano Technology Center des SNI bietet mit den gehört zu den einen Bachelorabschluss in Nanowissenschaften er- beiden Gruppen des Nano Imaging Labs und des Nano zentralen Aufga­ worben, 229 Studierende haben den Master in Na- Fabrication Labs spezialisierte Dienstleistungen für ben des SNI. nowissenschaften erfolgreich abgeschlossen. Ende Forschung und Industrie an. Im Nano Imaging 2024 waren 52 Studierende im Bachelorprogramm Lab hat sich das sechsköpfige Team auf die Abbildung und 24 junge Nachwuchswissenschaftler:innen im und Analyse von Oberflächen spezialisiert. Die vier Masterprogramm eingeschrieben. Mitarbeitenden des Nano Fabrication Labs stellen Für zahlreiche junge Nanowissenschaftler:innen einen umfassenden Gerätepark sowie Reinräume folgt auf den Masterabschluss eine Doktorarbeit. Ei- bereit und bieten damit Forschenden innerhalb und 10 SNI-Jahresbericht 2024

Departement Biozentrum Chemie Departement Physik Departement CSEM Umweltwissen- Universität Basel Allschwil schaften SNI Nano Fabrication Lab Nano Imaging Lab Departement Pharmazeutische Hochschule für Life Departement Wissenschaften Sciences FHNW Biomedizin ANAXAM Hochschule für Technik und D­BSSE ETHZ Umwelt FHNW 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, gewährleisten exzellente For- schungsarbeit und engagieren sich in der Ausbil- dung junger Nachwuchsforschender. (Hintergrundbild: iStock) In den Schwer­ ausserhalb des Netzwerks die Möglichkeit zur Her- len Formaten, die fast immer mit interaktiven Akti- punktbereichen stellung winziger Strukturen im Mikro- und Nano- vitäten verbunden sind, gewährt das SNI-Team einen Nanoimaging meterbereich. Zugang zu der Welt der winzigen Strukturen und und Nano­ Objekte und weckt so das Interesse für die Nanofor- fabrication leistet schung. Zudem stellt das Kommunikationsteam In- das Nano Techno­ Öffentlichkeitsarbeit und formationen in Form von Videos, Broschüren, Mit- logy Center als Wissenschaftskommunikation teilungen und einem elektronischen Magazin zu- Service­ und For­ Dem SNI-Team ist es nicht nur ein wichtiges Anlie- sammen, die über verschiedene Social Media-Kanäle schungspartner gen hervorragende Wissenschaftler:innen auszubil- die unterschiedlichen Zielgruppen erreichen. wertvolle Unter­ den, exzellente Forschung zu betreiben und ein ge- stützung bei fragter Partner für Dienstleistungen zu sein, sondern diversen auch über SNI-Aktivitäten zu informieren und das Forschungs­ Interesse für Naturwissenschaften zu wecken. projekten. Im Rahmen von Science Festivals, Ausstellungen, Märkten und über Laborführungen sowie Koopera- tionen mit Volkshochschulen oder anderen Institu- tionen suchen die SNI-Mitarbeitenden den Kontakt mit unterschiedlichen Zielgruppen. Mit individuel- SNI-Jahresbericht 2024 11

Studium Nanowissenschaften: Vielfältig, anspruchsvoll und aktueller denn je Nanowissenschaftliche Aspekte finden sich in interdisziplinären Wis- senschaftsbereichen wie den Life Sciences, den Material-, Umwelt- und Quantenwissenschaften sowie in der Medizin. Das Studium der Nanowissenschaften an der Universität Basel bereitet Studierende bestens darauf vor, ganz unterschiedliche Aufgaben innerhalb dieser und weiterer Disziplinen zu bewältigen und damit zur Lösung künfti- ger Herausforderungen unserer Gesellschaft beizutragen. Im Grundstudium erhalten die Studierenden eine fundierte naturwis- senschaftliche Basis, die sie im Laufe ihres Bachelor- und Masterstu- diums durch zunehmende Spezialisierung vertiefen. Im Masterpro- gramm wählen die jungen Wissenschaftler:innen dazu zwei der Vertiefungsrichtungen «Medizinische Nanowissenschaften», «Mole- kularbiologie, «Nanochemie» und «Nanophysik». Gleichzeitig profitie- ren die Studierenden weiterhin von dem interdisziplinären Studienan- gebot, das ihnen Einblicke in vielfältige Forschungsfragen und -methoden ermöglicht. Die angehenden Forschenden lernen so die «Sprachen» verschiedener Disziplinen und werden optimal darauf vorbereitet, erfolgreich an Schnittstellen unterschiedlicher Fachberei- che zu arbeiten. Im Jahr 2024 waren 52 Studierende im Bachelor- und 24 im Master- programm eingeschrieben. Elf Studierende schlossen ihr Bachelor- studium erfolgreich ab, und 13 erlangten einen Masterabschluss. 12 SNI-Jahresbericht 2024

Der krönende Ab- schluss des Studiums Nanowissenschaften an der Universität Ba- sel ist seit ein paar Jahren die Masterfeier im Wild‘schen Haus. (Bild: K. Schad) Wieder aktiv «AlumniNano meets @Basel» fand bereits im Deze- Alumni­Organisation mer 2024 in der Markhalle in Basel statt. Fast 40 Nanowissenschaften ehemalige und aktuelle Studierende der Nanowis- senschaften waren dabei und genossen es, alte Kon- Die COVID-Pandemie hat soziale Aktivitäten in allen takte wieder aufleben zu lassen und neue zu knüp- Bereichen stark eingeschränkt und nicht überall fen. Für 2025 sind etliche weitere Anlässe geplant, sind wir auf das Niveau vor der Pandemie zurückge- die dafür sorgen werden, dass der Zusammenhalt kehrt. So erging es auch der Alumni-Organisation und die gegenseitige Unterstützung von Absolvent: Nanowissenschaften, die nach der erzwungenen innen des Nanostudiums und der SNI-Doktoranden- Pause nun aber wieder aktiv geworden ist. schule wieder aufleben und alle von einem lebendi- Im Herbst 2024 haben sich die Mitglieder des gen Netzwerk profitieren. Vorstands wieder getroffen, um ein Programm für AlumniNano­Organisation: https://bit.ly/3PoNcm5 die nächsten Monate zusammen zu stellen. Ein erstes Nach einer recht langen Pause hat sich der Vorstand der AlumniNano- Organisation neu formiert und ein Programm für die nächsten Monate erstellt. (Bild: Alumni- Nano) SNI-Jahresbericht 2024 13

Ausgezeichnete Argovia Travel Grants Im Jahr 2024 haben vier Studierende von Masterarbeit Wertvolle Erfahrung für dem Angebot der finanziellen Unterstüt- Aris Lafranca untersucht Studierende zung durch Argovia Travel Grants profi- einen Hybridresonator tiert. Drei davon haben ihre Arbeiten ab- Studierende der Nanowissenschaften geschlossen. Sie arbeiteten am Depart- Aris Lafranca hat im Jahr 2024 den Preis können Argovia Travel Grants beantra- ment of Biomaterials & Biomedical Tech- für die beste Masterarbeit in Nanowissen- gen, wenn sie planen Projekt- oder Mas- nology und am European Research Insti- schaften an der Universität Basel bekom- terarbeiten im Ausland zu absolvieren. tute for the Biology of Ageing am Medical men. Der junge Nanowissenschaftler aus Durch den Aufenthalt in einem interna- Center Groningen (NL) und am Depart- dem Tessin hat im Rahmen der ausge- tionalen Forschungsumfeld erhalten sie ment of Chemical Engineering and Bio- zeichneten Masterarbeit am Departe- Zugang zu hochspezialisierten Laboren, technology an der University of Cam- ment Physik einen Hybridresonator ge- Technologien und Forschungsgruppe, die bridge (UK). Eine Masterstudentin ist zur- nauer untersucht. Der Resonator aus he- das Angebot in Basel ergänzen. Sie lernen zeit noch am Institute for Technology-In- xagonalem Bornitrid und einer Silizium- neue Methoden kennen und beginnen spired Regenerative Medicine der Univer- nitrid-Membran lässt sich potenziell zur mit dem Aufbau eines internationalen sity of Maastricht (NL) und wird erst im Messung von Kräften, Masse oder Be- wissenschaftlichen Netzwerks. Die ge- Jahr 2025 ihr Masterstudium abschliessen. schleunigung sowie für biomedizinische sammelte internationale Erfahrung för- Berichte von Studierenden über ihre Auslands­ Anwendungen einsetzen. Dabei zielten dert dabei nicht nur die akademische aufenthalte: https://bit.ly/3Jss64m die Untersuchungen von Aris Lafranca Weiterentwicklung, sondern stärkt auch darauf, das System besser zu charakteri- persönliche Kompetenzen wie Anpas- sieren sowie den Einfluss von Temperatur sungsfähigkeit, interkulturelle Kommu- zu kontrollieren und zu steuern. nikation und Selbstständigkeit. «Während meiner Zeit in Cam­ Bericht Masterarbeit Aris Lafranca: bridge konnte ich meine Fähig­ https://bit.ly/3PtE9jy keiten in wissenschaftlicher Video mit Aris Lafranca: Planung, Diskussion, Kritik und https://youtu.be/UhcM43AK­7s interpersoneller Kommunika­ «Ich bin dem Swiss Nano­ tion üben und verbessern. Ich science Institute und Prof. San­ profitierte zudem von einem tos sehr dankbar für diese sehr unterstützenden und moti­ grossartige Möglichkeit. Ich ge­ vierenden Arbeitsumfeld – wann an Wissen und prakti­ wodurch ich Freundschaften «Die Arbeit von Aris ist ohne scher Erfahrung, entdeckte mit Menschen aus der ganzen Zweifel die exzellenteste und neue berufliche und persönliche Welt schliessen und mein am besten ausgeführte Master­ Wege und genoss meine Zeit in wissenschaftliches Netzwerk arbeit, die ich hier in Basel je Groningen, sowohl im Labor als erweitern konnte.» gelesen habe. Ich bin sehr froh, auch darüber hinaus.» Michelle Arnet, dass er sich entschlossen hat, Alexa Dani, ehemalige Nanowissenschafts- als Doktorand weiter in der Ex­ ehemalige Studentin der Nano- studentin, die ihre Masterarbeit perimentalphysik und in meiner wissenschaften, die am Univer- am Department of Chemical Engi- Gruppe zu arbeiten.» sity Medical Center Groningen in neering and Biotechnology an der Prof. Dr. Martino Poggio, den Niederlanden ihre Masterar- University of Cambridge (UK) Departement Physik, beit geschrieben hat, und jetzt bei absolviert hat, und jetzt am Deut- Universität Basel Roche in Basel arbeitet schen Krebsforschungszentrum in Heidelberg (D) promoviert 14 SNI-Jahresbericht 2024

Blockkurse Im Rahmen der Blockkurse führen die Studierenden Erster Einstieg in die Forschungswelt eigene kleine Projekte durch. Sie bekommen dabei ei- nen Einblick in die aktuelle Forschung an verschiede- nen Departementen der Universität Basel und ande- Im 5. und 6. Semester des Bachelorstudiums absolvieren die ren Forschunginstitutionen aus dem SNI-Netzwerk. Studierenden der Nanowissenschaften acht ein- bis dreiwöchige Praktika in ganz unterschiedlichen Arbeitsgruppen innerhalb des SNI-Netzwerks. Im Jahr 2024 konnten die Studierenden aus einem Angebot von 40 dieser multidisziplinären Blockkurse auswählen und hatten so die einzigartige Gelegenheit, verschie- dene Forschungsinstitutionen kennen zu lernen und sich zum ersten Mal aktiv an aktuellen Forschungsprojekten zu beteili- gen. Diese intensiven Module verbinden theoretisches Wissen mit praxisorientierten Forschungsfragen und ermöglichen es den Teilnehmenden, modernste Technologien und Methoden aus erster Hand kennenzulernen. Am Ende des 6. Semesters organisieren die Studierenden abschliessend ihre eigene kleine eintägige Konferenz. Sie erhal- ten vorab Information über Eventorganisation, Corporate De- sign, Story Telling und Präsentationstechniken, sodass sie gut vorbereitet Ergebnisse aus den Blockkursen anhand eines Pos- ters und einer Präsentation einem interdisziplinären Gremium mit Forschenden vorstellen können. Die Blockkurse haben sich als zentraler Bestandteil der SNI- Ausbildung bestens etabliert und sind ein wichtiger Schritt, um die nächste Generation von Nanowissenschaftler:innen optimal auf die Herausforderungen in Forschung und Industrie vorzu- bereiten. Information über Blockkurse: https://bit.ly/4h3L5Qk SNI-Jahresbericht 2024 15

SNI-Doktorandenschule: Spezialisierung mit Einblick in verschiedene Fachgebiete Die Ausbildung exzellenter junger Nanowissenschaftler:innen, die an den Schnittstellen verschiedener Disziplinen an den Herausforderungen der Zukunft arbeiten können, ist Teil der Mission des Swiss Nanoscience Institutes. Die im Jahr 2012 gegründete SNI-Doktorandenschule gewährleistet, dass jedes Jahr Nachwuchsforschende abschliessen, die nicht nur Spezialist:innen auf ihrem Themengebiet sind, sondern ein breites Ver- ständnis für Fragestellungen ausserhalb der eigenen Disziplin besitzen. Dazu tragen die interdisziplinären Veranstaltungen des SNI-Netzwerks genauso bei wie speziell für die SNI-Doktorandenschule entwickelte Kurse. Im Jahr 2024 war der überarbeitete Workshop «From Lab to Startup» zum ersten Mal im Programm. Hier erlebten die Doktorieren- den anhand konkreter, selbst entwickelter Konzepte die ersten Schritte auf dem Weg zur Startup-Gründung. Im Jahr 2024 gehörten 40 Doktorierende zur SNI-Doktorandenschule. Fast 25 Prozent davon sind Frauen. Sieben Doktorierende haben ihre Doktorarbeiten 2024 erfolgreich abgeschlossen. Sechs neue Dissertati- onsprojekte wurden 2024 genehmigt und werden 2025 beginnen. Von den 60 SNI-Doktorierenden, die bisher ihre Dissertationen beendet haben, hatten Ende 2024 etwa 70% eine Anstellung in der Industrie. Weiterhin in Forschungsinstitutionen oder an Bundesämtern beschäftigt sind 30% der ehemaligen Doktorierenden des SNI. 16 SNI-Jahresbericht 2024

Melissa Carrillo hat für ihre Doktorarbeit am Paul Annika Huber hat ihre Doktorarbeit am Departe- Maria-Elisenda Alaball Pujol hat für ihre Doktorar- Scherrer Institut gearbeitet und ist jetzt als Post- ment Chemie der Universität Basel absolviert. beit am Biozentrum der Universität Basel ge- doktorandin an der Northwestern University in forscht. Chicago IL (USA). Neuartiger Probenträger für Sensor für gasförmige Moleküle Mikrofluidik für die Antibiotika­ kristallographische Untersuchungen In ihrer Doktorarbeit hat Dr. Annika Hu- forschung Dr. Melissa Carrillo hat in ihrer Doktorar- ber ein Nanomaterial entwickelt, das sich Dr. Maria-Elisenda Alaball Pujol hat im beit neuartige Probenträger aus Polyme- als Sensor für bestimmte gasförmige Mo- Rahmen ihrer Doktorarbeit ein integrier- ren entwickelt und getestet, die sich bes- leküle eignet. Dabei handelt es sich um tes Mikrofluid-System entwickelt, mit tens für die Untersuchung von Protein- asymmetrische Moleküle, die zwar die dem sich quantifizieren lässt, wie Bakte- kristallen an Synchrotron- und Freie-Elek- gleiche chemische Formel besitzen, de- rien auf verschiedene Antibiotika reagie- tronen-Röntgenlaserquellen eignen. ren Spiegelbilder aber nicht deckungs- ren abhängig von ihrem physiologischen Als Probenträger dient eine transparente gleich sind. Diese sogenannten Enantio- Zustand. Die Methode erlaubt es, antimi- mikrostrukturierte Polymermembran, mere haben die gleichen physikalischen krobielle Verbindungen zu identifizieren, die mit tausenden von pyramidenförmi- Eigenschaften, drehen aber polarisiertes die sich speziell gegen resistente Subpo- gen Vertiefungen mit winzigen Löchern Licht in unterschiedliche Richtungen pulationen einsetzen lassen und beste- an der Unterseite ausgestattet ist. In die- (rechts- und linksdrehend). Da die biolo- hende Behandlungen ergänzen können. 2 sen 100 x 100 µm grossen Kavitäten rich- gischen Wirkungsweisen sehr verschie- Für ihre Untersuchungen hat Maria- ten sich die zu analysierenden Protein- den sein können, ist es wichtig die beiden Elisenda einen integrierten mikrofluidi- kristalle selbst aus und ermöglichen da- Enantiomere getrennt voneinander nach- schen und rechnergestützten Aufbau mit die Bestimmung ihrer Position vor der zuweisen – was aufgrund der Ähnlichkeit (Dual-Input Mother Machine) weiterent- Analyse. Der Probenträger zeichnet sich schwierig ist. wickelt und genutzt. Hierbei wachsen die durch minimale Hintergrundsignale, be- Das entwickelte Nanomaterial be- Bakterien in engen Wachstumskanälen, nutzerfreundliche Handhabung, Langle- steht aus quadratisch-planaren Platin- die senkrecht zu einem Hauptkanal ver- bigkeit und hohe Wiederverwendbarkeit komplexen, die bekannt sind für ihre laufen. Die Bakterien können dabei mit aus. Zudem bietet er das Potenzial für eine Eigenschaft, gestapelte Aggregate mit verschiedenen Nährmedien unter ein- kostengünstige Massenanfertigung. kurzen Metall–Metall Abständen zu bil- stellbaren Bedingungen versorgt und un- Melissa Carillo hat in ihrer Arbeit den. Dies kann zu eindimensionalen Na- terschiedlichen Antibiotika ausgesetzt auch einen Träger mit einer schwarzen nostrukturen führen, die eine hohe elek- werden. Die Bildanalyse-Software Mother Membran für Experimente an lichtemp- trische Leitfähigkeit, Vapochromie und Machine Analyzer erlaubt das Wachstum findlichen Proteinen entwickelt. Damit Photolumineszenz aufweisen. Mithilfe und die Entwicklung der Bakterien kon- konnte sie die Ligand-Bindung eines licht- von Modifikationen an den Platinkomple- tinuierlich zu verfolgen. Maria-Elisenda gesteuerten Systems untersuchen, mit xen induzierte Annika Huber eine asym- hat neue mikrofluidische Schaltungen dem Ziel die strukturelle Dynamik von metrische Stapelung, die unterschiedlich entwickelt, welche die parallele Untersu- Bindungsvorgängen zu entschlüsseln. auf die links- bzw. rechtsdrehende Form chung verschiedener Antibiotika und Publikation: https://bit.ly/3WefdQX der nachzuweisenden Molekülpaare re- Bakterienstämme erlauben. Mit der agiert. Anhand von fünf getesteten Mole- neuen Technologie war sie in der Lage, külpaaren konnte Annika zeigen, dass einzelne Bakterien vor, während und sich die Platinkomplexe prinzipiell als nach der Antibiotikagabe zu verfolgen enantiospezifischer Sensor eignen. So und deren Überleben zu bewerten. Für könnte sie beispielsweise klimarelevante die Untersuchungen konzentrierte sie Terpene spezifisch aus der Atmosphäre sich auf die Behandlung von Escherichia nachweisen. coli mit einer Reihe Antibiotika in kli- Video: https://youtu.be/8JxTRe8rRPo nisch relevanten Konzentrationen. SNI-Jahresbericht 2024 17

Gian-Luca Schmid hat seine Doktorarbeit am De- Moritz Weegen hat seine experimentellen Arbei- Josh Zuber hat seine Doktorarbeit am Departe- partement Physik der Universität Basel absolviert ten an den Departementen Chemie und Physik ment Physik der Universität Basel durchgeführt und dort seine Arbeiten als Postdoktorand weiter der Universität Basel durchgeführt. Er arbeitet und war dort dann auch als Postdoktorand tätig. geführt. jetzt als Data Engineer bei IWB. Mit Licht gekoppelt Kopplung eines Festkörpers mit einem Empfindliche Sensoren basierend auf Dr. Gian-Luca Schmid hat in seiner Dok- Atomsystem Diamant­Farbzentren torarbeit zwei unterschiedliche Quanten- Dr. Moritz Weegen hat in seiner Doktor- In seiner Doktorarbeit hat Dr. Josh Zuber systeme über eine vergleichsweise grosse arbeit ein Hybridsystem aus einem Fest- Silizium-Vakanzzentren in Diamanten für Distanz von einem Meter mithilfe von körper und wenigen Atomen entwickelt Anwendungen in der Rastersondenmag- Laserlicht gekoppelt. Derartige Schnitt- und anschliessend charakterisiert. netometrie untersucht. Diese Diamant- stellen sind für zukünftige Quantentech- Er koppelte dazu einen geladenen na- Farbzentren sind von besonderem Inter- nologien von grosser Bedeutung. nomechanischen Oszillator in Form eines esse, da sie auch unter extremen Bedin- Als mikroskopisches System verwen- Silber-Gallium-Nanodrahts (Ag Ga) an ein- gungen exzellente optische und Spin-Ei- 2 + dete Gian-Luca den kollektiven Spin einer zelne Calciumionen (Ca ), die in einer genschaften ausweisen sowie eine hervor- Wolke kalter Rubidium-Atome. Bei dem Hochfrequenzfalle gefangen sind. In die- ragende Photostabilität besitzen. makroskopischen System handelt es sich sem Hybridsystem lassen sich die Calci- Josh Zuber konnte in seinen Arbeiten um eine vibrierende Membran, die zwi- umionen durch die mechanische Bewe- zeigen, dass sich negativ geladene Sili- schen zwei Spiegeln angebracht ist. Die gung des Nanodrahts anregen. zium-Vakanzzentren in optimierten Na- − Membran weisst eine Nanostruktur auf, In seinen experimentellen Arbeiten nostrukturen (SiV ) aufgrund der hohen welche die Schwingungseigenschaften zeigte Moritz Weegen, dass die Stärke der räumlichen Auflösung und Empfindlich- optimiert. Kopplung von verschiedenen Parametern keit für die Untersuchung komplexer phy- Gian-Luca hat die Interaktion der bei- abhängt wie mechanische Eigenschaften sikalischer Systeme eignen, die bei ext- den Systeme genutzt, um den mechani- und Schwingungsamplitude des Nano- rem tiefen Temperaturen (

Fabian Züger hat seine experimentellen Arbeiten an der Hochschule für Life Sciences FHNW durch- geführt. Ersatzgewebe für das Herz Dr. Fabian Züger hat in seiner Doktorar- beit eine vielversprechende Strategie ent- wickelt, um Ersatzgewebe für das Herz herzustellen, das die Strukturen und Merkmale des Herzmuskels nachahmt. Er entwickelte dazu als Trägermate- rial eine massgeschneiderte Biotinte aus Methylcellulose und Gelatine, die Herz- muskelzellen von Ratten enthielt und Beim Annual Event im Jahr 2024 am Hallwiler exzellente Druckeigenschaften aufwies. See gewann Morris Degen (links) den Preis für Mit dieser Tinte liessen sich bis zu 5.4 Mil- den besten Vortrag und Anamarija Nikoletić lionen Zellen pro Millimeter drucken und (rechts) den Preis für das beste Poster. SNI-Direk- tor Martino Poggio (Mitte) überreichte die Preise die Steifigkeit so einstellen, dass sie der zum Ende der zweitägigen Konferenz. verschiedener Gewebearten einschliess- (Bild. K. Beyer-Hans, SNI, Universität Basel) lich des Herzmuskels nahe kommt. Feine leitfähige, massgeschneiderte Nanofa- sern aus einem Gemisch von Kohlenstoff- nanoröhren und Polycaprolacton, die Fa- bian Züger mitttels Elektrospinning her- «Der Annual Event des SNI ist stellte, sorgten dann für eine Kombina- für mich immer ein besonderes tion, die der natürlichen extrazellulären Highlight, da er die einzigartige Matrix des Herzens ähnelt. Gelegenheit bietet, Einblicke in Bei den Untersuchungen von Fabian Spitzenforschung ausserhalb Züger überlebten über 90% der gedruck- des eigenen Fachgebiets zu ge­ ten Herzmuskelzellen. Bereits nach 5 bis winnen und sich in entspannter 8 Tagen begannen die Zellen spontan zu Atmosphäre mit Forschenden kontrahieren – wie dies für Herzzellen aus verschiedensten Disziplinen normal und gewünscht ist. Die leitfähi- auszutauschen. Es war eine gro­ gen Nanofasern hatten einen positiven sse Ehre, für meinen Vortrag den Einfluss auf die Steuerung der Herzzellen. Best Talk Award zu erhalten.» Das System kombiniert erfolgreich die Morris Degen Vorteile von 3D-Bioprinting und Elektro- Doktorand der SNI-Doktoranden- spinning. Es bietet eine innovative Me- schule und Gewinner des thode, um Herzgewebe für die Forschung Best Talk Awards beim und potenzielle Anwendungen in der re- Annual Event 2024 generativen Medizin herzustellen. Publikation: https://doi.org/10.3390/biomime­ tics8010027 SNI-Jahresbericht 2024 19

Im Jahr 2024 haben sieben SNI-Doktorie- rende ihre Dissertation erfolgreich abge- schlossen. Ihre experi- mentellen Arbeiten dazu haben sie am Biozentrum, an den Departementen Chemie und Physik der Universität Basel, an der Hochschule für Life Science FHNW oder am Paul Scherrer Institut durchgeführt. SNI­Doktorierende zu bringen. Dazu dienten zahlreiche vom SNI-Team Interdisziplinär vernetzt organisierte Veranstaltungen wie die Winterschule «Nanoscience in the Snow» – bei der sich 2024 län- Die erfolgreiche Verteidigung der Doktorarbeit ist gere Vorträge geladener Expert:innen um Nanoma- der krönende Abschluss für alle Doktorierenden. Sie gnetismus, Oberflächenchemie, molekularbiologi- waren in Forschungsgruppen an verschiedenen De- sche Methoden und die Vorteile eines Doktortitels partementen der Universität Basel (Biozentrum, Che- im Startup-Milieu drehten. Auch der neu ins Pro- mie, Physik), des Paul Scherrer Instituts und der gramm aufgenommene Startup-Workshop oder der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) bestens Kurs über Kommunikation und Rhetorik unterstützt integriert, haben im Laufe ihrer Dissertation zahl- die breite Ausbildung der Doktorierenden. Die jähr- reiche Hürden bewältigt und bewiesen, dass sie lich stattfindenden SNI-Anlässe wie Annual Event selbstständig komplexe Herausforderungen bewäl- und NanoTec Apéro trugen ebenfalls massgeblich tigen können. In den letzten Jahren haben sie sich dazu bei, dass die jungen Nachwuchsforschenden ein enormes Fachwissen in ihrem Spezialgebiet an- nun bestens ausgerüstet sind, um an den Schnittstel- geeignet und ihre Ergebnisse in Form von Vorträgen len verschiedener Disziplinen ihre berufliche Karri- und Veröffentlichungen erfolgreich dem jeweiligen ere fortzuführen. Fachpublikum präsentiert. Die Doktorierenden der SNI-Doktorandenschule haben sich jedoch nicht nur ein Netzwerk innerhalb ihres Forschungsgebiets aufgebaut, sondern sind «Die SNI­Doktorandenschule habe ich als auch Teil des interdisziplinären SNI-Netzwerks ge- extrem wertvoll erlebt mit lebendigem Aus­ worden. Sie haben sich mit Themen weit ausserhalb tausch, interdisziplinären Möglichkeiten sich ihres Fachgebiets auseinandergesetzt, sich in andere weiter zu entwickeln, über den Horizont zu Forschungsthemen hineingedacht und mit For- blicken und mit Menschen zu vernetzen.» schenden anderer Disziplinen diskutiert. Zudem ha- Annika Huber, ehemalige Doktorandin der SNI- ben sie gelernt auch einem anspruchsvollen, fach- Doktorandenschule fremden Personenkreis die eigene Forschung näher 20 SNI-Jahresbericht 2024

SNI Startup­Workshop «From Lab to Startup» Doktorierende der SNI-Doktorandenschule Inhaber eines Beratungsunternehmens, arbeiten meist an grundlagenwissenschaft- die erste Ausgabe dieses Angebots. Sie lichen Themen, doch der Weg zu innova- vermittelte neben theoretischem Wissen tiven Anwendungen ist oft nicht weit. auch praktische Erfahrungen. Zwei er- Mitte Oktober erhielten sieben SNI-Dokto- folgreiche Gründer teilten ihre Einsich- rierende beim Workshop «From Lab to ten, und die Teilnehmenden erarbeiteten Startup» Einblicke in die Welt der Start-up- eigene Startup-Konzepte – meist basie- Gründung. Unter Anleitung von Expert: rend auf der eigenen Forschung. Den bes- Beim Startup-Workshop überzeugte innen entwickelten sie Geschäftsideen, ten Pitch präsentierte Elizaveta Maksi- Elizaveta Maksimova die Jury mit ihrer lernten wichtige Schritte für die Unter- mova aus dem Team von Prof. Dr. Jona- klaren Präsentation und gewann den Preis für den besten Pitch. nehmensgründung und präsentierten than de Roo (Departement Chemie), die diese in einem Pitch-Wettbewerb. die Jury mit ihrer klaren Darstellung In Zusammenarbeit mit Anna-Elina überzeugte. Pekonen vom Innovation OfÏce der Uni- Mit diesem Angebot möchte das SNI «Ich habe die akademischen Ideen versität Basel hatte der Koordinator der Doktorierende dazu anregen, alternative meines Dissertationsprojekts wei­ Doktorandenschule, Dr. Andreas Baum- Karrierewege zu erkunden und die An- ter entwickelt und fühlte mich sehr gartner, ein neues Konzept für den künf- wendbarkeit ihrer Forschung zu prüfen. wohl dabei, den nächsten Schritt tig jährlich stattfindenden Workshop Der Workshop war ein voller Erfolg und zu einem Startup­Unternehmen «From Lab to Startup» entwickelt. Mitte wird weiterhin junge Forschende auf ih- anzudenken. Der SNI­Rhetorik­ Oktober moderierte dann Anna-Elina Pe- rem Weg unterstützen. Workshop, den ich im Jahr zuvor konen zusammen mit Mauricio Campos, Artikel in SNI INSight: https://bit.ly/3DNnPaR besucht habe, hat mir sehr geholfen, auch überzeugend zu präsentieren.» Elizaveta Maksimova, SNI-Doktorandin am Departement Chemie der Universität Basel und Gewinnerin des Pitching-Wettbewerbs «Es war grossartig zu sehen, wie die Teilnehmenden ihre Projekte in dem sehr kurzen Zeitraum von nur 1,5 Tagen entwickelt haben und zu einem beeindruckenden Ergeb­ nis führten.» Anna-Elina Pekonen, Innovation Office, Universität Basel Das neue Konzept des Workshops «From Lab to Startup» hat sowohl die Teilnehmenden wie auch die Kursleitenden überzeugt. Von nun an wird der Workshop jedes Jahr für eine Gruppe SNI-Doko- rierender angeboten, sodass alle Mitglieder der SNI-Doktorandenschule einmal während ihres Doktorats diesen wertvollen Einblick in die Welt der Firmengründung erfahren werden. (Bild: A. Baumgartner, SNI, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2024 21

250 200 150 100 50 22SNI-Jahresbericht 2024 0

250 Schwingende Nanotrommel Winzige Membranen werden durch Anordnungen von Nanosäulen so strukturiert, dass sie in ganz be­ sonderer Art und Weise schwingen. In der Mitte der 200 Membran fehlen diese Nanosäulen, daher vibriert der zentrale Bereich mit äusserst geringer Dämpfung. Diese Abbildung zeigt eine Messung der Schwin­ gungs­amplitude der Membran, die in der Mitte sehr gross ist und zu den Rändern hin kleiner wird. Die Forschenden nutzen derartige Nanotrommeln für die Quantenwissenschaft. Das Bild war 2024 eines der Gewinnerbilder das Nano Image Awards. (Bild: Gian­Luca Schmid, Departement für Physik, Universität Basel) Mehr über die grundlagenwissenschaftliche 150 Forschung ab Seite 24. 100 50 SNI-Jahresbericht 2024 23 0

Forschung: Grundlagenforschung bildet die Basis Bei einem grossen Teil der Forschungsaktivitäten, die vom Swiss Nanoscience Institute unterstützt werden, stehen grundlagenwis - senschaftliche Fragestellungen im Vordergrund. Denn erst, wenn wir verstehen wie nanoskalige Systeme funktionieren, können wir mithilfe dieses Wissens Anwendungen entwickeln. Dabei profitieren Forschende im SNI-Netzwerk von einer grossen Vielfalt an Expert:innen, die in den verschiedenen Partnerinstitutio- nen und Departementen aktiv sind. Dementsprechend sind auch die vom SNI unterstützten Forschungsprojekte sehr divers. Von Frage- stellungen, die sich um das Verständnis grundlegender quantenphysi- kalischer Phänomene drehen über materialwissenschaftliche Ansätze bis hin zu biomedizinischen Anwendungen, ist alles dabei. Dabei fo- kussieren sich die Forschenden im SNI-Netzwerk vor allem darauf, die Nanowelt „sichtbar“ zu machen sowie Strukturen und Materialien im Nanometermassstab herzustellen, die dann in den Quanten-, Ma- terial- oder Umweltwissenschaften sowie in den Life Sciences und der Medizin angewendet werden können. Im Jahr 2024 haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk 74 Publikatio- nen in renommierten Wissenschaftsjournalen veröffentlicht. Mit einer kleinen Auswahl spiegeln wir die Vielfalt der bearbeiteten Themenbe - reiche und die erzielten Resultate wider. Mit dieser Forschungsarbeit tragen SNI-Mitglieder dazu bei, Vorgänge und Gesetze in der Welt der winzigen Strukturen besser zu verstehen und schaffen damit die Grundlagen für mögliche Anwendungen. 24 SNI-Jahresbericht 2024

Inhalt einzelner Zellen Fein abgestimmtes Zusammenspiel ist wichtig Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode Ein Forscherteam aus Basel hat bestimmte Proteine untersucht beschrieben, um Stoffwechselprodukte und Proteine aus ein- (Exportine), die am Transport von Molekülen aus dem Zellkern zelnen oder wenigen Zellen zu analysieren. Die Wissenschaftler ins Zytoplasma beteiligt sind. Die Studie hat gezeigt, dass be- brechen mit einer kurzen Elektroporation einzelne Zellen auf stimmte Bereiche von Exportin 2 (auch CAS genannt) und andere und saugen den Zellinhalt mithilfe einer feinen Kapillare unter Proteine dafür sorgen, dass CAS im Zellkern bleibt, bis es ge- dem Lichtmikroskop ein. Anschliessend analysieren sie die Pro- braucht wird. Eine Mutation oder ein Ungleichgewicht in diesem ben mit Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC- Prozess kann zu krankhaftem Zellverhalten, wie bei Krebs, füh- MS) und weiteren Verfahren. Die Methode ermöglicht präzise ren. Diese Erkenntnisse zeigen, wie wichtig das balancierte Zu- Messungen von Zellstrukturen, Stoffwechselprodukten und sammenspiel der Proteine für den Transport in und aus dem Proteinen auf Einzelzellebene und eröffnet neue Möglichkeiten Zellkern ist. für die biomedizinische Forschung. Originalpublikation: https://rupress.org/jcb/article/223/2/ Originalpublikation: https://doi.org/10.1039/D4LC00269E e202306094/276511/Mechanism­of­exportin­retention­in­the­cell In der oberen Reihe ist eine Zielzelle (schwarzer Pfeil) vor der Elektroporati- on und dem Aufsaugen des Zellinhalts gezeigt. Bei den Aufnahmen in der unteren Reihe wurde der Zellinhalt aufgesaugt. Das Fluoreszenzsignal stammt von markierten, krankmachenden Amyloiden, die durch die Zelle aufgenommen wurden. Der weisse Balken entspricht einer Länge von 100 μm. (Bild: A. Fränkl, L. Rima, Biozentrum, Universität Basel) Die Forschenden beobachten unter dem Fluoreszenzmikroskop wie wichtig die fein abgestimmte Interaktion zwischen den Exportinen und RanGTP ist. Eine einzige Mutation verändert das Schicksal von CAS im Zellkern wie an dem Unterschied zwischen dem Wildtyp (oben) und einer mutierten Form (unten) zu sehen ist. (Bild: L. Kapinos, Biozentrum, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2024 25

Methode zum Nachweis von Nanopartikeln Kolorierte elektronenmikroskopische Aufnahme in Lebensmitteln für Kleinkinder von Siliziumdioxid-Nanopartikeln (grün) in einer Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben im Rahmen des Nano- Matrix (orange). Der Balken entspricht einer Län- ge von 400 Nanometern. (Bild: FHNW) Argovia-Programms ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Nanopartikel (Durchmesser von weniger als 100 Nanometer) in Säuglingsnahrung mit einem hohen Probendurchsatz nachwei- sen lassen. Originalpublikation: https://doi.org/10.1021/acsomega.3c09459 26 SNI-Jahresbericht 2024

Nanokompartimente für enzymatische Reaktionen Nanostrukturen für bessere Implantate Wissenschaftler:innen aus unserem Netzwerk haben neuartige Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben untersucht, wie na- Nanocluster entwickelt, die sich an der Art und Weise orientie- nostrukturierte Titanoberflächen (Ti2-Spikes) Zahnimplante ren, wie natürliche Zellen in Geweben interagieren. Diese in- verbessern können. Das interdisziplinäre Team untersuchte telligenten Cluster bestehen aus katalytischen Nanokomparti- dabei die Lebensfähigkeit von Osteoblasten und Fibroblasten menten (CNCs), die mit Enzymen beladen sind, die präzise an und kontrollierte, wie verschiedene Bakterienstämme die mo- Janus-Nanopartikeln (JNPs) befestigt sind. Sie werden durch difizierten Oberflächen besiedeln. programmierte DNA-Hybridisierung spezifisch zusammenge- Originalpublikation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbm.a.37768 setzt. Die einzigartige Asymmetrie der Janus-Nanopartikel sorgt Video: https://youtu.be/9yRkvlNvL2w dafür, dass die CNCs auf spezifischen Lappen der Janus-Nano- partikel angeordnet werden. Die Cluster bieten einen begrenz- ten Raum für verschiedene Arten von enzymatischen Reaktio- nen und leiten deren Richtung ein. Diese neue Technologie bietet ein leistungsfähiges Werkzeug für die Entwicklung in- telligenter Materialien mit präziser zeitlicher und räumlicher Steuerung der Reaktionen auf der Nanoskala, die in verschie- denen Bereichen wie der Medizin und Biotechnologie benötigt werden. Originalpublikation: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1369702124001858?via%3Dihub Nanostrukturierte Titanoberflächen können das Wachstum von Bakterien be- einflussen und einen Einfluss auf die Lebensfähigkeit von Osteoblasten und Fibroblasten haben. (Bild: Departement Physik, Universität Basel) Synthetische Zellen ahmen natürliche Zellkommunikation nach Einem Forschungsteam der Universität Basel ist es gelungen, einfache, umweltsensitive Zellen mitsamt Zellorganellen syn- thetisch zu erzeugen. Erstmals konnten sie mit diesen Proto- zellen auch die natürliche Kommunikation zwischen Zellen Elektronenmikroskopische Aufnahme von Nanoclustern, deren Struktur so nachahmen – nach dem Vorbild von Lichtsinneszellen im Auge. modelliert ist, dass sie die Interaktionen natürlicher Zellen in Geweben nach- Sie eröffnen damit neue Möglichkeiten für die Grundlagenfor- ahmt. (Bild: Departement für Chemie, Universität Basel) schung und Anwendungen in der Medizin. Originalpublikation: https://doi.org/10.1002/adma.202413981 Schematische Darstellung der synthetischen Zellkommunikation (Illustrati- on: Olivia Fischer, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2024 27

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Zum Schutz von Enzymen Hybrides Transportsystem für genetisches Material Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben Methoden untersucht, Lipid-Nanopartikel sind wichtige Transportmittel für geneti- um mithilfe einer massgeschneiderten Nanoumgebung Enzyme sches Material (Nukleinsäuren) und wurden unter anderem zu stabilisieren, ohne ihre Struktur und Funktion zu beeinträch- durch COVID-19-Impfstoffe bekannt. Ihre EfÏzienz ist jedoch tigen. Dazu haben sie ringförmige Zuckermoleküle (Cyclodex- begrenzt, da nur ein kleiner Teil der transportierten Nuklein- trine) verwendet, welche die dreidimensionale Struktur der säuren in die Zellen gelangt. Um dies zu verbessern, kombinier- Proteine durch supramolekulare Wechselwirkungen mit ihrer ten Forschende aus dem SNI-Netzwerk Lipid-Nanopartikel mit Oberfläche stabilisieren. Die schützende Wirkung kann noch Zellvesikeln, die aus natürlichen Zellen stammten. Die produ- verstärkt werden, wenn die Cyclodextrine in eine Organosilika- zierten Hybride zeigten in vitro und in vivo eine deutlich er- Schicht integriert werden. Enzyme, die auf diese Art und Weise höhte Rate der Genexpression. Durch die Einbeziehung von aus immobilisiert wurden, zeigten eine verbesserte Hitzestabilität Zellen gewonnenen Vesikeln könnte der Entwicklungsprozess und Erholung nach Schädigung durch verschiedene Stressfak- rationalisiert und die Wirksamkeit und Potenz von Genträger- toren. systemen ohne umfangreiches Screening deutlich verbessert Originalpublikation: https://doi.org/10.1002/cbic.202400840 werden. Originalpublikation: https://doi.org/10.1002/adhm.202401888 Mithilfe der Nanoumgebung lassen sich Enzyme immobilisieren und schüt- zen. (Bild: FHNW) Breite von künstlichen Poren entscheidend Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben gezeigt, dass die Breite Mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie überprüfen die Forschenden die Ex- von Kernporenkomplexen beim Transport in und aus dem Zell- pression der Gene, die mithilfe des hybriden Transportsystems in die Zellen kern entscheidend ist und dass nukleare Transportrezeptoren eingeschleust wurden. (Bild: C. Alter, Departement Pharmazeutische Wissen- eine aktive Rolle bei der Transportregulation spielen. schaften, Universität Basel) Nucleoporine in Kernporenkomplexen bilden eine selektive Barriere, welche die Diffusion grosser Moleküle unterdrückt, aber den schnellen Transport von Molekülen ermöglicht, die an nukleare Transportrezeptoren gebunden sind. Die Forschen- den haben nun künstliche Poren aus DNA mit unterschiedlichen Durchmessern und Nucleoporin-Anordnungen gebaut. Anhand von Viruspartikeln stellten die Forschenden fest, dass be- stimmte Nucleoporine in engen Poren (60 nm) eine undurch- lässige Barriere für die Viruspartikel bildeten, während sie in grösseren Poren (79 nm) weniger wirksam war. Originalpublikation: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv. adq8773 28 SNI-Jahresbericht 2024

Die Mikroumgebung von Tumoren ist häufig mit Nanopartikel für eine wirksamere Immuntherapie einem sehr niedrigen pH-Wert verbunden. For- Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben einen innovativen schende aus dem SNI-Netzwerk untersuchen, wie Ansatz untersucht, um bestehende Krebsbehandlungen wie der intrazelluläre Säuregehalt von Tumor- und im- munsupprimierenden Zellen mit Nanopartikeln Immuntherapien wirksamer zu machen. Sie haben dazu Nano- neutralisiert werden kann. Erste Studien deuten partikel entwickelt, die ein Medikament namens Esomeprazol darauf hin, dass sich eine Reduktion des Säure- (das üblicherweise zur Behandlung von Magenübersäuerung gehalts positiv auf die Immunantwort des Kör- pers gegen den Tumor auswirken kann. (Bild: verwendet wird) enthalten, um den Säuregehalt von Tumoren FHNW, generiert mit Canva) gezielt zu reduzieren. Bei Tests an Hautkrebszellen bewirkten diese Nanopartikel nicht nur eine Reduzierung der sauren Um- gebung der Tumorzellen, sondern auch eine Verhaltensände- rung, einschliesslich der Reduzierung von Faktoren, die den Tumoren helfen, sich dem Immunsystem zu entziehen. Darüber hinaus wurden durch die Behandlung immunsuppressive Zel- len von Patient:innen so verändert, dass ihre Fähigkeit, die natürliche Immunantwort des Körpers gegen Krebs zu unter- stützen, gestärkt wurde. Originalpublikation: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.111559 SNI-Jahresbericht 2024 29

Umkehrung des Magnetismus durch Dehnung Starke Kopplung zwischen Andreev­Qubits über Bänder des zweidimensionalen Halbleiters Chromsulfidbromid einen Mikrowellenresonator (CrSBr) verändern ihre Magnetisierung, wenn sie gedehnt wer- Physikern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, zwei den. Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben veröffentlicht, Andreev-Qubits über eine makroskopische Distanz kohärent wie sie dünne Chromsulfidbromid-Bänder aus wenigen atoma- miteinander zu koppeln. Sie erreichten dies mithilfe von Mik- ren Lagen gezielt dehnen und dabei mithilfe einer Cantilever- rowellen-Photonen, die in einem schmalen supraleitenden Re- sonde mit integriertem supraleitenden Quanteninterferenzge- sonator generiert werden. Die Forschenden haben die Ergeb- rät (SQUID) beobachten. Dabei konnten die Forschenden bele- nisse der Experimente und begleitende Berechnungen kürzlich gen, dass das geschichtete, zweidimensionale CrSBr aufgrund veröffentlicht und damit eine Basis für die Nutzung von gekop- der Dehnung seine antiferromagnetischen Eigenschaften ver- pelten Andreev-Qubits in der Quantenkommunikation und im liert und zu einem Ferromagneten wird. Diese Veränderung der Quantencomputing gelegt. Magnetisierung und die Bildung von Domänen reproduzierten Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41567­024­ die Forschenden durch ein mikromagnetisches Modell. 02630­w Originalpublikation: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03919 Abhängigkeit der Magnetfelder bei zunehmender Dehnung des Chromsulfid- bromid-Bandes (Departement Physik, Universität Basel) Andreev-Qubit-Koppler: Der lange Mikrowellenresonator (a) koppelt zwei Andreev-Qubits (links (b), rechts (c)). Der Anschluss im mittleren Teil von Bild (a) ist der Ausleseanschluss. Die Vergrösserung eines einzelnen Nanodrahts Kopplung von Nanodraht und Ionen (d) gibt eine Vorstellung über die Winzigkeit eines einzelnen Qubits. Der Na- nodraht ist mit einem Supraleiter (cyan) beschichtet. Der eigentliche An- Im Rahmen einer Doktorarbeit in der SNI-Doktorandenschule dreev-gebundene Zustand, der die Qubitzustände bildet, befindet sich in haben Forschende in einer speziellen Falle einen ultradünnen dem durch den roten Pfeil gekennzeichneten zentralen weissen Abschnitt. Metalldraht (Nanodraht) mit kühlbaren Ionen kombiniert. Es Auch auf dem linken Quantenbauelement befindet sich ein ähnlicher Nano- draht. (Bild: C. Schönenberger, Departement Physik, Universität Basel) gelang ihnen, die Ionen durch mechanische Schwingungen des Nanodrahts gezielt in Bewegung zu versetzen – sowohl resonant (im Einklang mit der natürlichen Bewegung der Ionen) als auch nicht-resonant. Die Ergebnisse zeigen, dass eine mechanische Kopplung zwischen Ionen und einem Nanooszillator möglich ist. Dies könnte zukünftig neue Wege eröffnen, um die Bewe- gung gefangener Ionen mechanisch zu steuern oder hybride Quantensysteme zu entwickeln. Originalpublikation: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.223201 In einer speziellen Falle (dargestellt durch die gelben Strukturen) lassen sich Ionen durch mechanische Schwingungen eines Nanodrahts (an der grauen Spitze) gezielt in Bewegung versetzen. (Bild: Departement Chemie, Universi- tät Basel) 30 SNI-Jahresbericht 2024

Reibung hängt von Geschwindigkeit ab 2D­Schicht aus Phosphor­Pentameren: Auch auf Metall mit Auf der Nanometerskala hängen Reibungskräfte von der Ge- Halbleitereigenschaften schwindigkeit ab, wie Forschende von der Universität Basel ge- Forschende der Universität Basel haben auf einer Silberoberflä- zeigt haben. Die Forschenden haben dazu die Spitze eines Ras- che Fünferringe von Phosphoratomen (Phosphor-Pentamere terkraftmikroskops (AFM für Atomic Force Microscope) über eine (Cyclo-P5)) synthetisiert und ihre elektronischen Eigenschaften Monolage Molybdändisulfid auf einer Goldoberfläche bewegt. erstmals mithilfe kombinierter Rasterkraft- und Rastertunnel- Sie stellten fest, dass in einem breiten Geschwindigkeitsbereich spektroskopie untersucht. Sie stellten dabei fest, dass die ato- von 10 bis 100 Nanometern pro Sekunde, die Reibung zwischen mare Phosphor-Pentamerschicht ihre Halbleitereigenschaften der AFM-Spitze und der Oberfläche abnimmt. Diese Ergebnisse beibehält und sich an der Grenzfläche zur Silberoberfläche eine weichen vom dem klassischen Coulomb-Gesetz ab, das die Un- spezielle elektronische Schnittstelle ausbildet (p-Typ-Halbleiter- abhängigkeit der Reibung von der Geschwindigkeit beschreibt. Metall-Schottky-Übergang). Damit erfüllen die Phosphor-Penta- Originalpublikation: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.136201 mere auf der Silberoberfläche eine Grundvoraussetzung für Anwendungen in Feldeffekttransistoren, Dioden oder Solarzel- len, wie die Forschenden kürzlich beschrieben. Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41467­024­50862­4 SNI­Meldung: https://bit.ly/4jAWwRt Mit einem AFM untersuchen Forschende die Reibung auf der Nanometer- skala auf einer Monolage Molybdändisulfid auf einer Goldoberfläche. (Bild: Departement Physik, Universität Basel) Neuer Femtosekundenlaser Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben Alexandrit-Ultrakurz- Wenn sich durch Selbstorganisation Fünferringe von Phosphoratomen zeitlaser produziert, die mit neu entwickelten roten Laserdio- (Phosphor-Pentamere) auf einer Silberoberfläche bilden, behält die zweidi- mensionale Phosphorschicht ihre Halbleitereigenschaften bei. An der Grenz- den bei 638 nm gepumpt werden und für verschiedene High- fläche zur Silberoberfläche bildet sich eine spezielle Schnittstelle (p-Typ- Tech-Anwendungen geeignet sind. Die Kombination aus direk- Halbleiter-Metall-Schottky-Übergang). (Bild: R. Pawlak, Departement Physik, ten Diodenpumpen und den extrem kurzen Lichtpulsen (44 und Universität Basel) 95 Femtosekunden) macht diese Laser besonders efÏzient, mit hoher Spitzenleistung und vielseitig einsetzbar für moderne Anwendungen in Wissenschaft und Technik. Originalpublikation: https://doi.org/10.1364/OE.542834 Die Forschenden haben den neu entwickelten Femtosekundenlaser im Rah- men des Nano-Argovia-Projekts NanoFemto Tweezer eingesetzt, um optische Pinzetten zu entwickeln. SNI-Jahresbericht 2024 31

Starke Spin­Photonen­Kopplung Mit einem aufwändigen Versuchsaufbau haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine starke Kopplung Forschende aus dem SNI-Netzwerk eine starke zwischen einem Elektronenspin und einem einzelnen Photon Kopplung zwischen einem Elektronenspin und ei- nem Photon erzielt. (Bild: A. Pally, Departement hergestellt. Normalerweise koppelt ein Elektronenspin nur sehr Physik, Universität Basel) schwach an Photonen. Um eine starke Kopplung mit einem einzelnen Photon zu erreichen, nutzten die Forschenden daher eine spezielle Kristallstruktur in Indiumarsenid. Diese koppelt den Elektronenspin auf natürliche Weise an seinen Bewegungs- freiheitsgrad und macht ihn damit offen für die Wechselwir- kung mit einem Mikrowellenphoton. Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41467­024­ 45235­w 32 SNI-Jahresbericht 2024

Massenproduzierbarer Mini­Quantenspeicher Mit Spannung getunte supraleitende Qubits Forschende der Universität Basel haben ein Quantenspeicher- Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Qubit-Platt- element hergestellt, das auf Atomen in einer winzigen Glaszelle form entwickelt, die sich für verschiedene Anwendungen eig- basiert. Solche Quantenspeicher könnten in Zukunft in Mas- nen könnte. Im Gegensatz zu herkömmlichen supraleitenden senproduktion auf einem Wafer hergestellt werden. Qubits, die aus Metallen aufgebaut sind, hat das Team einen Originalpublikation: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.260801 technologisch relevanten Halbleiter mit supraleitenden Ele- Meldung Universität Basel: https://bit.ly/4axXSIO menten zu einem «Gatemon» Qubit vereint, das vielverspre- chende Eigenschaften zeigt. Originalpublikation: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00770 SNI­Beitrag: https://bit.ly/40vUvxs In der nur wenige Millimeter grossen, mit Rubidiumatomen gefüllten Glaszel- le können Lichtpulse gespeichert und wieder ausgelesen werden. (Bild: Uni- versität Basel, Departement für Physik/Scixel) Die Forschenden aus Basel haben auf einem Germanium/Silizium-Nandraht Neue Methode zur Bestimmung der Austauschenergie zwischen zwei Supraleitern (schwarzweisses Bild oben rechts) einen hoch- wertigen Josephson-Übergang fabriziert und so das Herzstück eines «Gate- bei 2D­Materialien mon» Qubits hergestellt. (Bild: H. Zheng, Departement Physik, Universität Forschende der Universität Basel haben untersucht, wie die fer- Basel) romagnetischen Eigenschaften von Elektronen im zweidimen- sionalen Halbleiter Molybdändisulfid besser verstanden werden können. Sie zeigen, dass die Energie, die benötigt wird, um Kontrolle von Skyrmionen möglich einen parallel ausgerichteten Elektronenspin umzudrehen, auf Mithilfe der Raster-SQUID-Mikroskopie bei sehr niedrigen Tem- überraschend einfache Art gemessen werden kann. peraturen haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk die mikros- Originalpublikation: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.026501 kopische Struktur der magnetischen Phasen und ihrer Über- SNI­Meldung: https://bit.ly/3PRZGCM gänge auf der Oberfläche des Isolators Cu OSeO dargestellt. 2 3 Dabei beobachteten die Forschenden, dass unter bestimmten Bedingungen die Oberfläche von Clustern ungeordneter mag- netischer Wirbelstrukturen (Skyrmionen) bevölkert ist, wobei sich einzelne Skyrmione lokal kontrollieren liessen. Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s43246­024­00647­5 SNI­Meldung: https://bit.ly/3PT5PyQ Das zweidimensionale Halbleitermaterial Molybdändisulfid wird mit Elektro- nen (rote Kugeln) gefüllt. Die Elektron-Elektron-Wechselwirkung führt dazu, dass sich die Spins aller Elektronen (rote Pfeile) in dieselbe Richtung aus- richten. Die Austauschenergie, die benötigt wird, damit ein einziger Elektro- nenspin in dem ferromagnetischen Zustand seine Richtung ändert, lässt sich über den Abstand zweier bestimmter Spektrallinien ermitteln. (Bild: N. Leis- gang/Scixel) Die mikroskopische Struktur der magnetischen Phasen und Übergänge des Isolators Cu OSeO . (Bild: Departement Physik, Universität Basel) 2 3 SNI-Jahresbericht 2024 33

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Zusammenarbeit als Schlüssel für Innovation Das Nano­Argovia­Programm des SNI ist ein Garant für effek­ tiven Wissens­ und Technologietransfer zwischen Forschungs­ einrichtungen und Industrieunternehmen aus der Nordwest­ schweiz. Jedes Jahr unterstützt das SNI etwa zehn angewandte Forschungsprojekte, bei denen interdisziplinäre Teams an der Lösung ganz unterschiedlicher Herausforderungen arbeiten. Mehr dazu ab Seite 36 Laser spielten bereits bei einigen Nano­Argovia­Projekten eine Rolle. In dem Projekt NanoFemto Tweezers werden neuartige Laser in Kombination mit nanooptischen Elementen als optische Pinzetten eingesetzt. Die Forschenden wollen damit unterschied­ liche Zelltypen auf engstem Raum präzise anordnen und später als Testsysteme nutzen. Mehr dazu auf Seite 43 SNI-Jahresbericht 2024 35

Nano-Argovia-Programm: Produktive Zusammenarbeit mit Firmen aus der Nordwest- schweiz Seit seiner Gründung ist es dem SNI ein wichtiges Anliegen, den Wis- sens- und Technologietransfer zu fördern, um somit Fortschritt und In- novation in Unternehmen zu unterstützen. Das SNI unterstützt diesen Austausch mit seinem bereits seit Gründung existierenden Nano- Argovia-Programm. Im Rahmen dieses erfolgreichen Programms hat das SNI bisher rund 100 Projekte in Zusammenarbeit mit fast 70 Fir- men aus der Nordwestschweiz unterstützt und damit den ersten Schritt für zahlreiche nanotechnologische Anwendungen ermöglicht. Im Jahr 2024 förderte das Nano-Argovia-Programm insgesamt zehn Projekte. Fünf davon haben 2024 neu begonnen, fünf Projektteams starteten bereits 2023 ihre Untersuchungen. Bei sechs der Forschungs- projekte kamen die Firmenpartner aus dem Kanton Aargau, bei vier Projekten waren Unternehmen aus einem der beiden Basler Halbkanto- ne beteiligt. Als akademische Partner engagierten sich vor allem Mitar- beitende des Paul Scherrer Instituts und der Fachhochschule Nord- westschweiz in Muttenz und Windisch. Aber auch Forschende der Universität Basel sowie vom CSEM Allschwil brachten als Projektpart- ner ihre Expertise in die interdisziplinären Forschungsthemen ein. Nano­Argovia­Programm: www.nano­argovia.swiss 36 SNI-Jahresbericht 2024

In einer geschützten Atmosphäre setzt der Dokto- Bessere und sichere Lithiumbatterien rand Robin Wullich Prototypen der Lithium-Me- Im Nano-Argovia-Projekt BatCoat haben Forschende Anfang tall-Festkörperbatteriezelle ohne Materialüber- schuss zusammen, um anschliessend ihre 2024 begonnen, die nächste Generation von Lithium-Metall- elektrochemischen Eigenschaften zu untersuchen. Festkörperbatteriezellen ohne überschüssiges Lithium zu ent- wickeln, die eine vielversprechende Alternative zu herkömm- lichen Lithium-Ionen-Batteriezellen darstellen. Li-Metall-Fest- körperbatteriezellen besitzen eine höhere Energiedichte und «Das Projekt ermöglicht uns sind sicherer als die heute verwendeten Lithium-Ionen-Batte- den Einstieg in die Wertschöp­ rien. Sie könnten also entscheidend zu einer effektiven, siche- fungskette der Gen 3­ und Gen ren und nachhaltigen Elektromobilität beitragen. Zurzeit gibt 4­Lithium­Metall­Zelltechnolo­ es jedoch noch einige technische Herausforderungen, die das gie mit einem starken Allein­ interdisziplinäre Team im Nano-Argovia-Projekt BatCoat unter- stellungsmerkmal.» sucht. Dr. Phani Kumar Yalamanchili, Die negativ geladene Elektrode (Anode) der untersuchten Oerlikon Metco AG Lithium-Metall-Festkörperbatteriezellen besteht aus einem drei- dimensionalem Kupfer Stromfänger, auf dem die Forschenden funktionale Schichten abscheiden. Diese tragen dazu bei, dass sich das von der Kathode emittierte Lithium reversibel und gleichmässig abscheidet. Im ersten Jahr des Projekts hat das interdisziplinäre Team erfolgreich untersucht, wie sich diese nanoskaligen Funktionsschichten auf der Anode abscheiden las- sen und welche Eigenschaften sie besitzen. Die Forschenden haben bereits erreicht, dass sich über 200 Lade- und Entladezy- 2 klen bei einer Stromdichte von 0.5 mA/cm mit einem geringen Kapazitätsverlust von 20 % realisieren lassen. Im zweiten Jahr besteht das Ziel darin, diese Leistungsfähigkeit zu verdoppeln oder zu verdreifachen, um sie für die Batterieindustrie attraktiv zu machen. Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // Oerlikon Metco AG (Woh­ len, AG) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3CiMofk SNI-Jahresbericht 2024 37

Detektor für bessere elektronenmikroskopische Bilder Das Team im Nano-Argovia-Projekt HiZfEM hat Forschende im Nano-Argovia-Projekt HiZfEM haben begonnen unter anderem die notwendigen elektronischen einen neuen Hybrid-Pixeldetektor mit verbesserter Bildqualität Bauteile hergestellt, um den neuen Hybrid-Pixel- detektor in Betrieb zu nehmen. Die Forschenden für die Transmissions-Elektronenmikroskopie zu entwickeln. erwarten durch das neue Detektormaterial Der neue Elektronendetektor besteht wie aktuelle Modelle aus (Chrom dotiertes Galliumarsenid) deutlich besser zwei separaten Schichten, in denen die Detektorschicht vom aufgelöste elektronenmikroskopische Bilder zu generieren. Auslesechip getrennt ist. Im allgemeinen werden hier relativ dicke Siliziumsensoren als Detektorschicht eingesetzt, um die ausgeklügelte Ausleseelektronik von den einfallenden hoch- energetischen Elektronen zu schützen. Jedoch limitieren diese «Wir sind begeistert am dicken Siliziumsensoren die Bildgebungsqualität durch Mehr- HiZfEM­Projekt mitzuarbeiten, fachstreuung im Sensor. in dem unser hochentwickeltes Im Nano-Argovia-Projekt HiZfEM hat das interdisziplinäre GaAs­Material eine entschei­ Team nun jedoch Chrom dotiertes Galliumarsenid (GaAs) als dende Rolle spielen wird, um Detektormaterial verwendet. Die Forschenden haben im ersten die Grenzen in der Elektronen­ Projektjahr mehrere Bauteile hergestellt und mithilfe von Pho- mikroskopie zu verschieben. tonen charakterisiert. Sie haben die Datenanalyse vorangetrie- Diese Zusammenarbeit mit ge­ ben und konnten bereits zeigen, dass sich eine deutliche Ver- schätzten Institutionen wie besserung der Bildauflösung erzielen lässt. Erste Versuche an dem Paul Scherrer Institut und einem Elektronenmikroskop verliefen bereits vielversprechend. der Universität Basel unter­ Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Biozentrum, streicht unser Bekenntnis wis­ Universität Basel // DECTRIS AG (Baden, AG) senschaftlichen Fortschritt vor­ Projektbeschreibung: https://bit.ly/4adZ6ZA anzutreiben und stärkt unsere Position an der Spitze der Entwicklung von Hybrid­Pixel­ detektoren.» Dr. Sonia Fernandez, DECTRIS AG 38 SNI-Jahresbericht 2024

1 µm Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Mit Enzymen gegen Plastikmüll PET-Folie, die von enzymbasierten Nanokatalysa- Im Nano-Argovia-Projekt NANOdePET arbeiten Forschende an toren abgebaut wird, die an der FHNW im Rah- einer verbesserten Abbau-Methode für Polyethylenterephthalat men des Projekts NANOdePET entwickelt wur- den. (Bild: FHNW) (PET). PET ist mit einer weltweiten Produktion von über 55 Millionen Tonnen pro Jahr einer der häufigsten Kunststoffe und daher ein Hauptbestandteil von Plastikmüll. Auch heute exis- tieren bereits Recylingmethoden für PET. Jedoch verschlechtert «Diese vom SNI finanziell sich die Qualität mit jedem Recyclingdurchgang. unterstützte Zusammenarbeit Bei ihrem Ansatz nutzen die Forschenden im NANOdePET-Pro- mit der FHNW bietet INOFEA jekt Enzyme (Esterhydrolasen), die PET aufspalten können. Mit die Möglichkeit, sein Portfolio nanotechnologischen Methoden immobilisieren sie diese auf an nanotechnologischen einem Siliziumdioxidkern und stabilisieren sie mithilfe von Enzymen zu erweitern und sogenannten künstlichen Chaperonen. So erzielen die For- Umweltprobleme durch die schenden eine bessere Stabilität und höhere Umsetzungsraten Bereitstellung einer nachhalti­ als dies bei gelösten Enzymen der Fall ist. In der Anwendung gen Lösung für Kunststoff­ schützt dann noch eine anorganisch-organische Hybridhülle abfälle anzugehen. Wir erwar­ von kontrollierter Dicke die eingesetzten Enzyme vor äusseren ten durch das Projekt einen Einflüssen, erlaubt aber die enzymatische Aufspaltung von PET. Wettbewerbsvorteil zu Im ersten Projektjahr hat das interdisziplinäre Team verschie- erlangen und die Marktnach­ dene Esterhydrolasen ausgewählt und deren PET-Abbauaktivität frage nach umweltfreundlichen anhand verschiedener PET-Materialien geprüft. Die Forschen- Produkten zu decken.» den haben die Bedingungen für einen efÏzienten Abbau opti- Dr. Rita Correro, INOFEA AG miert und werden nun die von ihnen entwickelte Methode mit aktuell angewendeten Recyclingmethoden vergleichen und die Eignung im industriellen Massstab untersuchen. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW, Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // INOFEA AG (Muttenz, BL) Projektbeschreibung: https://bit.ly/4h8VSss SNI-Jahresbericht 2024 39

Sicherer und zielgerichteter Transport von Im Nano-Argovia-Projekt SmartCoat nutzen For- neuen Therapeutika in Krebszellen schende SmartCoats™ (grün im Bild rechts), um Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts SmartCoat entwickelten RNA-basierte Medikamente präzise und geschützt in Krebszellen (Bild links mit blau gefärbtem Zell- Forschende eine innovative Methode, um RNA-basierte Medi- kern und rotem Aktin im Zytoplasma) zu trans- kamente präzise und geschützt in Tumorgewebe zu transpor- portieren. In den Tumorzellen sollen die einge- tieren. Hierbei kommen neuartige Nanopartikel namens Smart- schleusten RNA-Stücke sogenannte Onkogene ausschalten und damit das Tumorwachstum ver- Coats™ zum Einsatz, die kurze RNA-Sequenzen (siRNA: small ringern. (Bild: FHNW Muttenz) interfering RNA) umhüllen und direkt in Krebszellen schleusen. Die SmartCoats schützen dabei die siRNA während des Trans- ports vor enzymatischem Abbau und verhindern ungewollte Reaktionen mit Immunzellen. Im Tumorgewebe binden die «Das laufende Nano­Argovia­ SmartCoats dann an spezifische Rezeptoren an der Oberfläche Projekt mit der FHNW und dem von Krebszellen, womit die SmartCoat-siRNA-Komplexe in die PSI ist ein Eckpfeiler unserer Zellen aufgenommen werden können. Hier löst sich das Smart- Innovation bei Palto Coat wieder von der siRNA, die dann sogenannte Onkogene Therapeutics.» ausschalten und so das Tumorwachstum verringern kann. Dr. William L. Wishart, Im zweiten Jahr des Projekts hat das Team mithilfe von Palto Therapeutics AG Computer-Modellierung die SmartCoat-Nanopartikel weiter op- timiert. Ihre Struktur ist nun stabiler, ihre siRNA-Bindung stär- ker und ihre Bindung an Krebszellen besser. Nun können wei- tere Studien unter der Leitung von Palto Therapeutics AG fol- gen, um auch ihre Wirkung auf das Tumorwachstum zu opti- mieren und so eine präzise und personalisierte Therapie gegen lebensbedrohliche Krankheiten wie Krebs zu ermöglichen. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW // Paul Scherrer Institut PSI // Palto Therapeutics AG (All­ schwil, BL) Projektbeschreibung: https://bit.ly/47Bx4nH 40 SNI-Jahresbericht 2024

Bei regelmässigen Team-Meetings tauschen sich Nanostrukturierte Zahnimplantate aus Keramik die Forschenden vom UZB der Universität Basel, Im Nano-Argovia-Projekt ZIRYT untersucht ein interdisziplinä- der Hochschule für Life Sciences FHNW und des res Team, wie sich mit Hilfe einer nanostrukturierten Oberflä- Institut Straumanns aus. So stellen die beteilig- ten Forschenden eine effektive interdisziplinäre che keramische Zahnimplantate aus Zirkonoxid herstellen las- Zusammenarbeit sicher. sen, die eine ästhetische und metallfreie Alternative zu Titan- implantaten bieten. Die Forschenden haben damit begonnen durch eine gezielte Wärmebehandlung von Zirkonoxid eine nanostrukturierte «Wir sind der Überzeugung, Oberfläche herzustellen. Zirkonoxid bildet unter Wärmeeinwir- dass Zahnimplantate auf kung an der Oberfläche ein charakteristisches Gefüge aus, ba- Zirkonoxidbasis in den nächsten sierend auf der vorliegenden kristallinen Struktur des Materials. Jahren einen bedeutenden Die Oberflächenstruktur soll dafür sorgen, dass das Implantat Marktanteil erlangen können. gut in den Knochen integriert wird. Aus diesem Grund sind wir Die Forschenden haben zunächst verschiedene Protokolle besonders an den Resultaten zur Herstellung der Nanostrukturen entwickelt und getestet. des ZIRYT­Projekts interessiert, Anhand verschiedener Analysemethoden hat das Team dann welches das Potenzial besitzt, begonnen die unterschiedlichen Strukturen zu charakterisieren sowohl die Komplexität des und alles vorbereitet, um im zweiten Jahr des Projekts die In- Herstellungsprozesses als auch teraktion zwischen Implantatmaterial und verschiedenen Zell- die klinischen Ergebnisse unse­ linien zu untersuchen. Sie werden so die ideale Oberflächen- rer Produkte zu optimieren – struktur ermitteln und die Herstellungsbedingungen dafür zum Nutzen der Patient:innen. definieren. Auf diese Weise trägt das Projekt dazu bei, die Her- Unsere langjährige und erfolg­ stellung der nächsten Generation von Zahnimplantaten aus reiche Kooperation mit dem Zirkonoxid zu erleichtern, damit möglichst viele Patient:innen UZB, der Universität Basel und davon profitieren können. der FHNW bestärkt uns darin, Kooperation von: Universitäres Zentrum für Zahnmedizin deren exzellente Forschungsar­ Basel UZB // Hochschule für Life Sciences FHNW // Institut beit weiterhin zu unterstützen.» Straumann AG (Basel) Dr. Raphael Wagner, Projektbeschreibung: https://bit.ly/40cNFfV Institut Straumann AG SNI-Jahresbericht 2024 41

Fototermin 20.1. Glatte Spiegel für Röntgenstrahlen Im PICO Reinraum des Park Innovaare bearbeiten Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts CAPOFOX haben For- die Forschenden im Nano-Argovia-Projekt CAPO- schende neue lithografische Ansätze zur Fertigung mikroopti- FOX lichtempfindliche Lacke auf Wafern, um da- mit anschliessend die verbesserten Röntgenkapil- scher Bauelemente aus Polymeren entwickelt. Diese Kapillar- laroptiken herzustellen. optiken genannten Bauteile bestehen aus langgestreckten, zy- linderförmigen Spiegeln, die Licht durch Reflexion präzise auf einen Punkt bündeln. Um sowohl ultraviolette Strahlen als auch Röntgenstrahlen nutzen zu können, ist eine extrem geringe «Das CAPOFOX­Projekt hat im Oberflächenrauheit der Spiegel erforderlich. Das interdiszipli- vergangenen Jahr zu bemer­ näre Team kombinierte für die Arbeiten Aspekte aus den Berei- kenswerten Verbesserungen bei chen Werkzeugtechnik, Lasertechnologie, Design und Materi- der Verringerung der Oberflä­ alwissenschaft, um die Herstellung der extrem glatten Polymer- chenrauheit geführt, die es uns strukturen zu möglichen. Im zweiten Jahr des Projekts konnten ermöglichen, sehr glatte Ober­ die Forschenden die Ursachen der Rauheiten ermitteln und flächen zu erzielen, die unsere erste Bauelemente herstellen. Basierend auf diesen Grundlagen Produktentwicklungen stark werden im nächsten Jahr Röntgenkapillaroptiken mit verbes- verbessern. Dieser innovative serten Oberflächen hergestellt. Ansatz gewährleistet nicht nur Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Hochschule eine hohe Leistung, sondern für Life Sciences FHNW // XRnanotech AG (Villigen, AG) öffnet auch die Tür zu wirkungs­ Projektbeschreibung: https://bit.ly/48Dj5zg vollen Anwendungen in der Zu­ kunft. Wir freuen uns, Teil eines solchen transformativen Fort­ schritts zu sein.» Dr. Florian Döring, XRnanotech AG 42 SNI-Jahresbericht 2024

Im Nano-Argovia-Projekt NanoFemto Tweezers Body­on­Chip dank effizienter Femtosekundenlaser haben Forschende einen neuartigen Femtosekun- als optische Pinzetten den-Laser mit nanooptischen Elementen zu einer Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts NanoFemto Tweezers optischen Pinzette kombiniert, sodass sie damit verschiedene Zelltypen zu biologischem Gewe- haben Forschende optische Pinzetten entwickelt, die es ermög- ben zusammensetzen können. lichen, unterschiedliche Zelltypen – darunter auch Nervenzel- len – auf engstem Raum präzise anzuordnen. Das interdiszipli- näre Team hat diese optischen Fallen durch die Kombination «Das Nano­Argovia­Projekt von Femtosekundenlasern und nano-optischen Elementen rea- NanoFemto Tweezers bietet uns lisiert. Am Ende des zweiten Projektjahres haben die Forschen- die Gelegenheit, einen unserer den dank der herausragenden Expertise des Teams und der ex- innovativen Laser für verschie­ zellenten Zusammenarbeit Mikrokügelchen (micro beads) und dene neuartige Anwendungen verschiedene Zelltypen kontrolliert bewegt. Demnächst werden zu erforschen und weiterzu­ sie diese mit der entwickelten optischen Pinzette als 3D-Drucker entwickeln – darunter optische zu einem komplexen Organsystem auf einer mikroskopischen Pinzetten, die Multiphotonen­ Oberfläche (Body-on-Chip) zusammensetzen. Diese Technologie Bildgebung und den 3D­Druck könnte in Zukunft beispielsweise dazu genutzt werden, um die von biomedizinischem Gewebe Wirkung von Medikamenten auf mehrere Organsysteme direkt im Mikrometerbereich.» auf einem Chip zu untersuchen. Stephan von Wolff, Kooperation von: Hochschule für Technik und Umwelt TLD Photonics AG FHNW // Hochschule für Life Sciences FHNW // TLD Photo­ nics AG (Wettingen, AG) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3S2arTQ SNI-Jahresbericht 2024 43

Innovativer Stromsensor nach höchsten Das Team im Nano-Argovia-Projekt NanoHigh- Qualitätsstandards Sens hat im letzten Jahr einen verbesserten Pro- Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts NanoHighSens haben totypen eines neuartigen Stromsensors herge- stellt. (Bild: J. Pascal und H. Nicolas, FHNW) Forschende einen neuartigen Stromsensor entwickelt, der be- stehende Technologien in Bezug auf Bandbreite und Auflösung übertrifft und neue Massstäbe für Stromqualitätsmessgeräte ersetzt. «Die Ergebnisse des Projekts Die Grundlage des Sensors bildet eine Anordnung aus sieben NanoHighSens liefern die kleinen Magnetometern, die den Stromleiter umgeben. Jeder fundamentale Grundlage für dieser Magnetometer basiert auf 100 magnetischen Tunnelkon- eine neue, innovative takten, die auf einer Fläche von lediglich 100 μm x 100 μm Generation von elektrischer platziert sind. Die verbesserte Auflösung und das optimierte Starkstromsensorik.» Signal-Rausch-Verhältnis wird durch die Mittelung von 100 Ma- Max Ulrich gnetfeldmessungen pro Sensor erreicht. Camille Bauer Metrawatt AG Im zweiten Jahr des Projekts hat das interdisziplinäre Team aufgrund der erarbeiteten Kenntnisse aus dem ersten Projekt- jahr einen verbesserten Prototypen des Sensors hergestellt und diesen charakterisiert. Zudem hat der Industriepartner Camille Bauer Metrawatt das Gerät in seinen Testbereich integriert und geprüft. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW // Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // Camille Bau­ er Metrawatt AG (Wohlen, AG) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3S2nDIq 44 SNI-Jahresbericht 2024

Die Forschenden im Nano-Argovia-Projekt QSBI Quantensensor für die Hirndiagnostik arbeiten an der Entwicklung eines Quantensen- Im Nano-Argovia-Projekt QSBI hat ein interdisziplinäres Team sors basierend auf Stickstoff-Vakanzzentren in untersucht, wie Quantensensoren auf Basis von Diamanten mit Diamanten. Als Teil des Projekts haben sie einen optischen Laseraufbau zusammengestellt, um Stickstoff-Vakanzzentren (NV) die Hirnaktivität präzise analy- die Auswirkungen der Nanomusterung der Dia- sieren können. Ziel des Projekts war es, die bestehende Magnet- mantoberfläche zu bewerten. (Bild: PSI) Enzephalografie zu verbessern und die vom Gehirn erzeugten schwachen magnetischen Felder über die Stickstoff-Vakanzzen- tren zu erfassen. Zudem haben die Forschenden einen Algorith- «Das QSBI­Projekt war sehr mus entwickelt, mithilfe dessen sich aus den Messdaten eine erfolgreich. Es hat Qnami dreidimensionale Karte der Hirnaktivität erstellen lässt. ermöglicht, kritische Einblicke Zur Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses haben die in verschiedene Aspekte der Forschenden die Diamantoberfläche mit photonischen Kristal- Sensorlösung zu erhalten, die len im Nanometermassstab strukturiert und die Herstellung wir entwickeln. Dank des Nano­ optimiert. Sie haben zudem Algorithmen für maschinelles Ler- Argovia­Programms konnten nen verbessert und getestet. Dies erleichtert die Verarbeitung wir von der fachlichen Arbeit der Daten, sodass eine hochgenaue und robuste Rekonstruktion eines multidisziplinären Kon­ der 3D-Gehirnaktivität möglich wird. sortiums profitieren und Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // CSEM SA All­ sowohl auf der Geräte­ als auch schwil // Qnami AG (Muttenz, BL) auf der Softwareseite Fort­ Projektbeschreibung: https://bit.ly/3uARGzh schritte erzielen.» Dr. Mathieu Munsch, Qnami AG SNI-Jahresbericht 2024 45

Elektronenbeugung für die Proteinstrukturbiologie Im Nano-Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals pro- Das Nano-Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals nutzt die Elekt- duzieren die Forschenden zunächst Nanokristalle. ronenbeugung, um die Rolle der Wasserstoffatome bei der Pro- Diese werden dann genutzt, um ein detailliertes Beugungsmuster zu erstellen, das die genaue teinfunktion und den Wechselwirkungen zwischen Proteinen Anordnung der Atome in dem Proteinmolekül und Liganden zu entschlüsseln. Diese experimentelle Spitzen- aufzeigt. forschung zielt darauf ab, Licht in die Struktur von Proteinen auf atomarer Ebene zu bringen, den Weg für ein tieferes Ver- ständnis wesentlicher biologischer Prozesse zu ebnen und In- novationen in der Arzneimittelentwicklung voranzutreiben. «Die Elektronenbeugung hat Mit Hilfe von Hochenergie-Elektronen erzeugt das Team de- das Potenzial, eine wichtige taillierte Beugungsmuster, welche die genaue Anordnung von ergänzende Technologie für Atomen aus Tausenden von in einem Nanokristall angeordneten Nanokristalle zu sein, die zu­ Proteinmolekülen aufzeigen. Dieser innovative Ansatz wird die sätzliche strukturelle Details Entschlüsselung von Molekülstrukturen mit beispielloser Präzi- wie die Position der Wasser­ sion ermöglichen – insbesondere die Position von Wasserstoffa- stoffatome liefert. Diese Infor­ tomen. mation ist entscheidend für die Um die Methode zu validieren und zu verfeinern, müssen Entwicklung besserer Medika­ die Forschenden zunächst eine Reihe gut charakterisierter Mo- mente, die Membranproteine dellproteine unterschiedlicher Grösse und Funktion untersu- als Ziel haben.» chen. Einen ersten Meilenstein erreichten sie durch Elektronen- Dr. Robert Cheng, beugungsbilder mit einer Auflösung von 1,2 Å. Das Team mit leadXpro AG Expert:innen aus Physik und Biologie wird nun schrittweise die Einstellungen des Elektronenmikroskops sowie die Proben ver- bessern und eine Pipeline aufbauen, um schliesslich pharma- zeutisch wichtige Membranproteine zu analysieren – ein ehr- geiziger Schritt zum Verständnis dieser wichtigen Biomoleküle. Die Lokalisierung der Position von Wasserstoffatomen in Mem- branproteinen liegt derzeit jenseits der Möglichkeiten anderer experimenteller Techniken wie der Röntgenkristallanalyse. 46 SNI-Jahresbericht 2024

Mithilfe der Elektronenbeugung lässt sich die Künftig sollen weitere Membranproteine untersucht werden, Struktur von Nanokristallen aufklären. Im Nano- um den Einsatz der Elektronenbeugungstechnik zu erweitern Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals wollen die und die Probenvorbereitung zu vereinfachen. Indem das Kon- Forschenden zudem die Position von Wasserstoff- molekülen in Membranproteinen analysieren. sortium seine Ergebnisse in unterrepräsentierte Strukturdaten- banken einbringt, füllt es nicht nur wichtige wissenschaftliche Wissenslücken, sondern treibt auch die Entdeckung neuer the- rapeutischer Wirkstoffe voran. Mit ihren Ergebnissen tragen «ELDICO war das erste Unter­ die Forschenden auch dazu bei, die Wirkmechanismen poten- nehmen, das Systeme für die zieller pharmazeutischer Wirkstoffe aufzudecken. Elektronenbeugungskristallo­ Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Biozentrum, graphie auf den Markt gebracht Universität Basel // leadXpro AG (Villigen, AG) // ELDICO hat. In diesem Projekt werden Scientific AG (Allschwil, BL) wir nun gemeinsam mit unse­ Projektbeschreibung: https://bit.ly/3WlKotw ren Partnern die Technologie weiter vorantreiben.» Dr. Gunther Steinfeld, ELDICO Scientific AG SNI-Jahresbericht 2024 47

Service, Forschung und Lehre Die Mitarbeitenden des Nano Technology Centers bieten einen exzellenten Service im Bereich des Nanoimaging und der Nanofabrikation. Daneben sind sie an Forschungsprojekten beteiligt und bilden junge Nachwuchswissenschaftler:innen aus. Dieses Bild von der Oberfläche des Federkohls entstand im Rahmen eines Blockkurses für Studierende der Nanowissenschaften. Natalie Walser hat es für den Nano Image Award Wettbewerb 2024 eingereicht. 48 SNI-Jahresbericht 2024

SNI-Jahresbericht 2024 49

Nano Technology Center: Partner für Forschung und Lehre Das SNI wird sich in der Zukunft auf die Bereiche Nanoimaging und Nanofabrikation fokussieren. Eine zentrale Komponente dieser Ausrich- tung spielt dabei das 2022 gegründete Nano Technology Center, zu dem das Nano Imaging Lab (NI Lab) und das Nano Fabrication Lab (NF Lab) gehören. Diese beiden Gruppen stehen sowohl Partnern aus dem Netzwerk wie auch externen Kund:innen für Dienstleistungen und For- schungspartnerschaften zur Verfügung. Um den Anforderungen der Kund:innen gerecht zu werden, konkur- renzfähig und auf dem neusten Stand der Technik zu bleiben, erweitern und erneuern die Teams kontinuierlich ihre Infrastruktur. Beide Gruppen engagieren sich zudem in der Lehre und bei Outreach-Aktivitäten und tragen damit wesentlich dazu bei, einem breiten Publikum einen Ein- blick in die Mikro- und Nanowelt zu gewähren. Im Jahr 2024 hat das sechs Mitarbeitende zählende Nano Imaging Lab unter Leitung des Nanowissenschaftlers Dr. Marcus Wyss 180 Aufträge von 130 verschiedenen Kund:innen bearbeitet. Von den oft mehrere Tage und Wochen andauernden Projekten stammten 86 % aus dem SNI-Netzwerk oder von externen Forschungseinrichtungen. Nationale und internationale Industrieunternehmen haben 14% der Projekte in Auftrag gegeben. Dreiundsiebzig verschiedene Nutzer:innen haben 2024 die Labore und Reinräume des Nano Fabrication Labs genutzt. Das vierköpfige Team unter Leitung des Physikers Dr. Gerard Gadea hat dafür gesorgt, dass Forschende von insgesamt zehn Forschungsgruppen der Universität Basel sowie von zwei Firmen ihre ganz unterschiedlichen Arbeiten im Nano Fabrication Lab verrichten konnten. Das Team hat das Jahr zudem genutzt, die beiden neuen Mitarbeitenden einzuarbeiten, organisatori- sche Abläufe zu optimieren und die Kommunikation mit Nutzer:innen zu verbessern. Nano Technology Center: https://nanoscience.unibas.ch/de/services/ 50 SNI-Jahresbericht 2024

Alexander Vogel vom NI Lab nimmt die ersten Nano Imaging Lab Messungen mit dem neuen Rasterelektronen- Ein geschätzter Forschungspartner mikroskop vor. Das Nano Imaging Lab (NI Lab) hat im Jahr 2024 zahlreiche For- schungsgruppen mit der Abbildung, Untersuchung und Modifi- kation nanoskalierter Strukturen unterstützt. Das Team lieferte wertvolle Beiträge zur Beantwortung verschiedener Fragestel- lungen, die sowohl für Firmen relevant waren wie auch zu eini- gen interessanten Publikationen geführt haben. Insgesamt ver- stärkte sich 2024 der erwünschte Trend, dass sich das Nano Ima- ging Lab mehr und mehr von einer reinen Dienstleistungseinheit zu einem wertvollen Forschungspartner entwickelt – was auch die gestiegene Zahl der wissenschaftlichen Veröffentlichungen mit Beteiligung von NI Lab-Mitarbeitenden belegt. So konnten das NI Lab in einer Zusammenarbeit mit dem Technologietransferzentrum ANAXAM seine Expertise bei mate- rialwissenschaftlichen Untersuchungen von Keramikbeschich- tungen für medizinische Geräte einsetzen. Es handelte sich dabei um eine neue Keramikbeschichtung aus den drei Komponenten Aluminiumoxid (Al2O3), Titandioxid (TiO2) und Zirkoniumdioxid (ZrO ). Die Beschichtung wurde mit einer speziellen Technik, 2 dem atmosphärischen Plasmaspritzen, auf eine Titanlegierung aufgebracht. Für die Gulhfi AG (Wohlen, AG), einem internatio- SNI-Jahresbericht 2024 51

Das Team des NI Labs hat die neue Beschichtung nalen Hersteller für Oberflächentechnik, war es nun wichtig zu (links: Aufsicht) mithilfe eines Ionenstrahls in La- klären, wie robust diese neuen Beschichtungen auch unter Be- mellen geschnitten und diese mithilfe eines Trans- lastung sind. missions-Elektronenmikroskops untersucht (rechts: Schnitt durch die Beschichtung). Mithilfe Die materialwissenschaftlichen Untersuchungen des NI Labs der Energiedispersiven Röntgenanalyse (EDX) führten zur Identifikation der Kristallstruktur der zwei wichtigs- konnten die Forschenden dann die unterschiedli- ten Phasen (alpha-Al O und m-ZrO ). Weitere Untersuchungen chen Komponenten identifizieren. (Bild: Nano 2 3 2 Imaging Lab, SNI, Universität Basel) an der Hochschule für Life Sciences FHNW durch Professor Dr. Michael de Wild zeigten dann, dass die 400 Mikrometer dicke Beschichtung sehr widerstandsfähig ist und auch bei Tests mit Kratzbelastung intakt bleibt. Dies macht sie besonders interes- sant für Anwendungen, die mit einer hohen Abnutzung verbun- den sind – wie dies bei medizinischen Geräten der Fall ist. In einer Zusammenarbeit mit Professor Dr. Martin Kuentz von der Hochschule für Life Sciences FHNW leistete das Nano Imaging Lab einen Beitrag zur Arzneimittelentwicklung. Es ging in dem Projekt um pharmazeutische Formulierungen, die im amorphen (glasartigen) Zustand schwer stabil zu halten sind. Das Ziel war, eine rechnerische Strategie zu designen, um passende Zusatzstoffe für die Stabilisierung auszuwählen, bevor das Medi- kament tatsächlich entwickelt wird. Bei der experimentellen Analyse der Vorhersagen testeten die Forschenden zwei Wirkstoffe, die zusammen mit einem Po- lymer und zwei Zusatzstoffen (dl-Äpfelsäure und l-Weinsäure) mittels der sogenannten Heissschmelzextrusion in eine längliche Form gepresst und anschliessend gelagert wurden. Das Team des NI Labs untersuchte mithilfe von Laser- und Rasterkraftmikros- kopen die Oberflächen der verschiedenen Produkte und ermög- lichte damit eine fundierte Bewertung der besten Wirkstoff-Po- lymer-Mischungen in Bezug auf die Stabilität und Haltbarkeit. Seit Jahren engagiert sich das NI Lab bereits bei trinationalen Projekten rund um nachhaltigen Weinbau. Im Rahmen des 2023 gestarteten Projekts «WiVitis» untersuchten die Basler Forschen- den im Jahr 2024 die Oberflächenbeschaffenheit und die Struktur der aufliegenden Wachse von Beeren bestimmter pilzwider- standsfähiger Rebsorten. Diese Analysen sollen zur Entwicklung von Konzepten beitragen, die Weinbaubetriebe dabei unterstüt- zen, den Herausforderungen des Klimawandels zu begegnen. 52 SNI-Jahresbericht 2024

Um den Service und die eigene Forschung des NI Labs ständig zu Das NI Lab Team untersuchte anhand von verbessern sowie die Infrastruktur der Nachfrage anzupassen, Rasterkraftmikroskopie (links) und 3D-Laser- ist die kontinuierliche Erneuerung und Ergänzung der eingesetz- Scanning Mikroskopie (rechts) die Oberfläche der verschiedenen Zusammensetzungen von ten Geräte erforderlich. Im Jahr 2024 hat das NI Lab-Team ein festen Arzneimittelformulierungen und un- neues Rasterelektronenmikroskop (Zeiss FIB-SEM Crossbeam 540) terstützte damit die Bewertung der besten installiert und in Betrieb genommen. Das Mikroskop ist mit ei- Wirkstoff-Polymer-Mischungen in Bezug auf die Stabilität und Haltbarkeit. (Bild: Nano nem fokussierten Ionenstrahl (FIB) ausgestattet. Es gewährleistet Imaging Lab, SNI, Universität Basel) die Darstellung von Mikro- und Nanostrukturen in hoher Auflö- sung und ermöglicht eine präzise Materialbearbeitung wie die Erstellung von präzisen Schnitten, die beispielweise zur Herstel- lung ultradünner Proben für die Transmissions-Elektronenmik- roskopie erforderlich sind. Mit dem neuen Gerät ist das NI Lab- Team in der Lage Anforderungen aus verschiedenen Disziplinen wie Life Sciences, Quantum-, Material- oder Umweltwissenschaf- ten zu erfüllen. «Viele neue Arzneistoffkandidaten lassen sich nur mit besonderen Formulierungstechniken zu einer fertigen Arzneiform entwickeln. Bei der angewand­ ten Forschung solcher Darreichungsformen hat uns das Nano Imaging Lab immer wieder mit verschie­ denen Analysen geholfen, Formulierungen besser zu verstehen und praktische Stabilitätsprobleme recht­ zeitig erkennen zu können.» Prof. Dr. Martin Kuentz, Hochschule für Life Sciences FHNW «Die Elektronenmikroskopiemöglichkeiten am SNI bieten einen wichtigen und ergänzenden Beitrag zur Materialanalytik von ANAXAM.» Dr. Christian Grünzweig, Technologietransferzentrum ANAXAM SNI-Jahresbericht 2024 53

Nano Fabrication Lab Die Mitarbeitenden des Nano Fabrication Ansprechpartner für die Herstellung Labs verrichten ihre Arbeit zu einem grossen Teil in den Reinräumen, die zum NF Lab ge- winziger Strukturen hören. Hier herrschen kontrollierte Bedingun- gen mit minimierten Partikelkonzentrationen, die für die Herstellung und Bearbeitung von Im Nano Fabrication Lab (NF Lab) arbeiteten im Jahr 2024 mehr mikro- und nanostrukturierten Materialien essentiell sind. als 70 Forschende der Universität Basel sowie der beiden Firmen Nanosurf und Qnami. Die Forschenden nutzen die Geräte des NF Labs zum grossen Teil selbständig. Jedoch sind sie bei den intensiven Schulungs-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten «Das NF Lab und andere dieser stark genutzten und für ihre Forschungsprojekte wichti- Partner unterstützen uns gen Anlagen auf die Expert:innen des NF Lab-Teams angewiesen. dabei, die bestmöglichen Für die vierköpfige NF Lab-Gruppe war das Jahr 2024 geprägt Nanoporenchips für unsere durch die Einarbeitung der beiden neuen Teilzeitkräfte und die hochempfindlichen Experi­ Verbesserung der organisatorischen Strukturen. So wurden in- mente mit Einzelmole­ nerhalb des Teams Zuständigkeiten für den vielfältigen Gerä- külauflösung zu erhalten.» tepark neu verteilt, so dass Aufgaben wie Wartung, Reparaturen Prof. Dr. Sonja Schmid, und Einarbeitung neuer Nutzer:innen nun auf die vier Mitar- Departement Chemie, beitenden verteilt sind. Darüber hinaus hat das Team ein neues Universität Basel Abrechnungssystem eingeführt, mit dem die anfallenden Kos- ten in Abhängigkeit von der Gerätenutzung gerechter abgerech- net werden können – auf der Basis von Kosten pro Stunde oder Kosten pro Vorgang. Im Jahr 2024 konnte das Team auch ver- besserte Richtlinien für Sauberkeit und Sicherheit im Reinraum umsetzen und damit die Partikelkonzentration und das Unfall- risiko verringern. Auch verschiedene Aspekte der Kommunikation hat das Team 2024 verbessert. So trifft sich der Leiter des Nano Fabrication 54 SNI-Jahresbericht 2024

Der 2023 installierte Metall-Evaporator ist in- Labs, Dr. Gerard Gadea, regelmässig mit den Reinraumverant- zwischen ein viel genutztes Gerät im Nano wortlichen des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Ba- Fabrication Lab. Immer wieder müssen die sel (D-BSSE), da sich der 2023 in Betrieb genommene Teil der Mitarbeitenden des NF Labs das Gerät reini- gen und warten, sodass Nutzer.innen jeder- Reinraumfläche des NF Labs im D-BSSE Gebäude befindet. Zudem zeit Zugriff darauf haben. gibt es einen regelmässigen Austausch innerhalb des Teams, mit allen Nutzer:innen sowie mit den Professor:innen des Departe- ments Physik. So stellt das NF Lab-Team sicher, dass sie schnell «Wir sind einer der Haupt­ auf offene Fragen, Probleme und Anforderungen reagieren kön- nutzer des NF Labs und mit nen. Die Veröffentlichung einer Preisliste mit Kosten für die Nut- unserer Forschung auf das zung der Geräte des NF Labs durch externe Nutzer:innen, die Labor angewiesen. Wir profi­ neu eingeführte Team-E-Mail-Adresse ([email protected]) und tieren vor allem auch von die verkürzte Webseiten-Adresse (nanofabrication.unibas.ch) ha- den Möglichkeiten, die uns ben dem NF Lab zudem geholfen, seine Sichtbarkeit zu verbes- die neuen Geräte für Elektro­ sern und sich als offene Plattform für die Zusammenarbeit zu nenlithographie und Metall­ präsentieren. aufdampfung bieten.» Die Projekte, die Forschende im Nano Fabrication Lab bear- Prof. Dr. Andrea Hofmann, beiten, sind vielfältig. Sie verwenden verschiedene Geräte und Departement Physik, benötigen unterschiedliche Unterstützung. Für alle steht das Universität Basel Team des NF Labs aber bereit, um die bestmöglichen Arbeitsbe- dingungen zu schaffen. Die Gruppe von Prof. Dr. Sonja Schmid (Departement Chemie) stellt im NF Lab Chips mit Nanoporen aus Glas her, um damit Untersuchungen an der Dynamik einzelner Moleküle durchzu- führen. Übliche Nanofabrikationsverfahren sind für Silizium- Chips etabliert – diese bieten jedoch einige Nachteile für die gewünschten Anwendungen. Die Herstellung der Nanoporen- Chips aus Glas bedarf einiger Anpassung, bei denen das NF Lab die Forschenden unterstützt. SNI-Jahresbericht 2024 55

Das Team von Prof. Dr. Andrea Hofmann (Departement Physik) Mithilfe des Glühofens können Forschende die Eigenschaf- produziert im NF Lab verschiedene Proben im Nanometerbe- ten von Bauteilen aus den Quantenwissenschaften verbes- reich, die sie dann für ihre Quantenforschung verwenden. Dazu sern, beispielsweise bei Quantensensoren, die auf Stick- stoff-Vakanzzentren in Diamanten basieren oder bei gehören Halbleiter-Quantenpunkte, Josephson junctions und Silizium-Germanium Qubits. eindimensionale Kanäle in zweilagigem Graphen. Für die Her- stellung dieser Proben sind die Forschenden dabei auf eine sau- bere Umgebung angewiesen, die sie im NF Lab vorfinden. «Für unsere Forschung an der Schnitt­ Die Quantensensorik-Gruppe von Prof. Dr. Patrick Maletinsky stelle zwischen Quanten­ und Nano­ (Departement Physik) hat das NF Lab im letzten Jahr intensiv technologie, ist das Team des Nano genutzt, um nanoskalierte Quantensensoren herzustellen und Fabrication Labs von unschätzbarem weiter zu optimieren. Diese Sensoren werden primär für die qua- Wert. Es sorgt nicht nur dafür, dass litative magnetische Bildgebung auf der Nanoskala eingesetzt. die Geräte stets verlässlich funktions­ Sie finden beispielsweise Anwendung bei der Entwicklung und bereit sind, sondern unterstützt uns Verbesserung neuartiger magnetischer Speichermedien für Com- auch aktiv bei der Weiterentwicklung puteranwendungen sowie bei der Untersuchung interessanter, und Optimierung unserer Nanofabri­ neuartiger magnetischer Materialien. Der Schwerpunkt der Ar- kationsprozesse. Das Team des NF beit im NF Lab lag auf der weiteren Verbesserung der Leistung, Labs hat somit wesentlich dazu beige­ Funktionalität und Robustheit der Sensoren. tragen, unsere Forschungsprojekte vo­ Auch die beiden Firmen Nanosurf und Qnami waren 2024 im ranzutreiben. Gleichzeitig ermöglicht NF Lab aktiv. Nanosurf arbeitete dabei unter anderem an der es meinen Gruppenmitgliedern, sich Vorbereitung von Halbleiterchips, die dann mit hochmodernen voll auf ihre wissenschaftliche Arbeit industriellen Rasterkraftmikroskopen für die Wafer-Metrologie zu konzentrieren, anstatt Zeit für War­ charakterisiert werden. tungsaufgaben von Geräten Insgesamt wird von den Nutzer:innen die 2022 erfolgte Ein- im NF Lab aufzuwenden.» richtung des Nano Fabrication Labs sehr geschätzt, da das Team Prof. Dr. Patrick Maletinsky, den Forschenden die Möglichkeit bietet, sich ganz auf ihre For- Departement Physik, Universität Basel schung zu konzentrieren. 56 SNI-Jahresbericht 2024

Nano Technology Center Auch bei der Veranstaltung «TecDay meets Swiss Nano- Aktiv in Lehre und Outreach Convention» im Juni 2024 waren Besuchergruppen mit Schüler:innen willkommen im Nano Technology Center des SNI. Hier erklären Marcus Wyss und Monica Schönen- Die beiden Teams des NI Labs und des NF Labs engagieren sich berger verschiedene Methoden, die das Nano Imaging auch in der Lehre und bei SNI-Outreach-Programmen. Im Jahr Lab anwendet, um die Mikro- und Nanowelt abzubilden und zu untersuchen. (Bild: Nano Imaging Lab, SNI, Uni- 2024 bot die Volkshochschule beider Basel (VHSBB) in Zusam- versität Basel) menarbeit mit dem SNI zum ersten Mal eine Vortragsreihe sowie eine Exkursion ins NI Lab an. Die Veranstaltung kam bei allen Teilnehmer:innen sehr gut an und soll im Herbstsemester 2025 wiederholt werden. Die Naturforschende Gesellschaft Baselland bekam 2024 eine Führung von beiden Gruppen des Nano Tech- nology Centers. Auch andere Besuchergruppen waren 2024 herz- lich willkommen und erhielten dank des Engagements der Teams spannende Einblicke in die faszinierende Welt der Abbildung und Fabrikation von Mikro- und Nanostrukturen. Seit 2024 bieten die beiden Teamleiter Gerard Gadea und Marcus Wyss eine Vorlesung über Nanoimaging und Nanofabri- kation für Bachelor- und Masterstudierende an. Studierende der Biologie und Nanowissenschaften haben zudem die Möglichkeit im Rahmen eines Blockkurses tiefer in die Materie des Nano- imaging einzutauchen. Im Jahr 2024 hat das NI Lab-Team diese Kurse neu strukturiert und ein umfangreiches Handbuch erstellt. Ein grosser Erfolg mit mehr als 40 Teilnehmenden war 2024 auch der User Event, den das NI Lab einmal jährlich veranstaltet und damit aktuellen und potenziellen Nutzer:innen einen Einblick in die Vielfalt der analytischen Möglichkeiten bietet. SNI-Jahresbericht 2024 57

58 SNI-Jahresbericht 2024

Faszination für die Welt der winzigen Strukturen Bilder sagen mehr als tausend Worte. In den Nanowissenschaften braucht es allerdings oft einige Worte, um zu beschreiben, was wir auf den Bildern sehen, die Strukturen oder Objekte aus der Mi­ kro­ und Nanowelt darstellen. Aber ohne Zweifel faszi­ niert die Schönheit der mikroskopischen Aufnahmen immer wieder. Durch den vom SNI ausgeschriebenen Nano Image Award bekommen wir jedes Jahr wunder­ schöne Abbildungen von Forschenden aus unserem Netzwerk, mit denen wir bei einem breiten Publikum die Neugierde für die Nanowelt wecken können. Eines der Gewinnerbilder 2024 war dieses «Auge». Es zeigt einen unerwarteten kreisförmigen Defekt auf einem Siliziumdioxid­Chip, der dem SNI­Doktoran­ den Jibin N. Sunil bei der Untersuchung von zweidimensionalen­Monolayern in einem Dunkelfeld­ mikroskop aufgefallen war. (Bild: Jibin N. Sunil, Departement für Physik, Universität Basel) SNI-Jahresbericht 2024 59

Netzwerk: Mit interdisziplinärer Zusammenarbeit gemeinsame Ziele erreichen Das SNI ist ein interdisziplinäres Netzwerk, in dem Forschende ver- schiedener Forschungsorganisationen aus der Nordwestschweiz For- schung in den Nanowissenschaften und der Nanotechnologie betrei- ben, um positive Impulse für die Allgemeinheit zu setzen. Als Partnerinstitutionen gehören zum Netzwerk die Universität Basel mit den Departementen Biomedizin, Chemie, Physik, Pharmazeuti- sche Wissenschaften, Umweltwissenschaften sowie Biozentrum, die Hochschule für Life Sciences FHNW in Muttenz und die Hochschule für Technik und Umwelt FHNW in Windisch, das Paul Scherrer Insti- tut, das Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, das Cen- tre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Allschwil sowie die Technologietransferzentren ANAXAM und Swiss PIC. Zum erweiterten Netzwerk zählen ausserdem das Hightech Zentrum Aar- gau in Brugg sowie Basel Area Business & Innovation, über die wir gemeinsam Wissens- und Technologietransfer fördern. Im Jahr 2024 hat das Managementteam in Zusammenarbeit mit in- ternen und externen Expert:innen eine Strategie für das SNI-Netz- werk für die nächsten zehn Jahre ausgearbeitet. Ein wichtiger Pfeiler in dieser Strategie ist die Stärkung der Zusammenarbeit von SNI-Mit- gliedern über die Grenzen von Disziplinen und Institutionen hinweg. Dazu tragen vom SNI-Management organisierte Veranstaltungen so- wie die möglichst gute Vernetzung und ein regelmässiger Informati- onsaustausch unter Mitgliedern bei. 60 SNI-Jahresbericht 2024

Strategie 2024–2034 senschaften, Quantenwissenschaften, Life Sciences, Ausrichtung auf eine gemeinsame Medizin und Umwelt beitragen können. erfolgreiche Zukunft Eine enge Zusammenarbeit aller Partner ist für den Erfolg des interdisziplinären Netzwerks ent- scheidend. Für die Zukunft gilt es dabei, die Identi- Ende Mai 2024 hat der Argovia-Ausschuss das vom fikation der Mitglieder mit dem SNI zu stärken, ein SNI entwickelte Strategiepapier 2024–2034 geneh- «Wir-Gefühl» zu generieren und gemeinsam die Leis- migt, an dessen Entwicklung das SNI-Management, tungen des SNI zu kommunizieren. externe und interne Expert:innen sowie Mitglieder Um mit den besten nanowissenschaftlichen Zen- des SNI-Exekutivkomitees beteiligt waren. Anhand tren der Welt konkurrieren zu können, müssen wir dieses Leitfadens wird sich das SNI in den nächsten unsere Infrastruktur an die stetig wachsenden tech- Jahren so positionieren und aufstellen, dass wir un- nologischen Anforderungen der kommenden Jahre sere ausserordentliche Expertise in den Nanowis- anpassen. Zudem werden wir die Ausbildung des senschaften und der Nanotechnologie für die Bewäl- wissenschaftlichen Nachwuchses weiter modernisie- tigung gesellschaftlicher Herausforderungen einset- ren und die Art und Weise, wie wir Informationen zen und das SNI zu einem Leuchtturm für Forschung, über unsere Aktivitäten präsentieren, immer attrak- Lehre und Innovation in den Nanowissenschaften tiver gestalten. machen können. Wesentliche Leitlinien zur Errei- Die Arbeit des SNI wird eine Wirkung auf die chung unserer Ziele sind Fokussierung, Zusammen- Gesellschaft haben – zum einen durch die Erfolge arbeit, Anpassung und Wirkung. der Forschung zu Fragestellungen, bei denen Nano- Im nächsten Jahrzehnt wird sich das SNI auf die technologie Lösungsansätze bietet; zum anderen Kernbereiche Nanoimaging und Nanofabrikation fo- durch die Bereitstellung spezialisierter Dienstleis- kussieren. Wir tun dies basierend auf unseren Wur- tungen über das Netzwerk hinaus und schliesslich zeln und unserer Erfahrung – wobei wir unsere Infra- durch die Ausbildung exzellenter Nachwuchswissen- struktur und unser Wissen in diesen Bereichen schaftler:innen und durch aktive Öffentlichkeitsar- immer weiter festigen und ausbauen werden. Alle beit. Bereiche des SNI – einschliesslich der Grundlagen- Strategiepapier 2024–2034: https://bit.ly/3ChVvwQ forschung, der angewandten Forschung, der Ser- Video über die Strategie mit Mitgliedern des Exekutivkomi­ viceeinheiten (Nano Technnology Center) und des tees: https://youtu.be/ooINp3M1ngU Ausbildungsprogramms – werden wir in diese Fo- kussierung einbeziehen, sodass wir zur Lösung von Herausforderungen in den Bereichen Materialwis- Mit einem Workshop, zu dem interne und externe Expert:innen von verschiedenen Nanozentren eingela- den waren, begann die Entwicklung der Strategie 2024–2034 für das SNI. SNI-Jahresbericht 2024 61

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Sowohl beim NanoTec Apéro (links oben) wie auch bei der Swiss NanoConvention und dem Annual Event des SNI (rechts unten) steht der Austausch über aktuelle Forschungsprojekte und das Knüpfen und Vertiefen von Kontak- ten im Vordergrund. Aktives Netzwerken institutionen zeigten, schätzten die rund 70 Teil- Forschende zusammenbringen und nehmer:innen in diesem Jahr ganz besonders die am informieren Paul Scherrer Institut organisierten Führungen. Eine Chance zum Netzwerken über die Grenzen des SNI-Netzwerks hinaus bietet die jährlich stattfin- Der interdisziplinäre Austausch innerhalb des SNI- dende Swiss NanoConvention (SNC) – vor allem, wenn Netzwerks findet auf verschiedenen Ebenen statt. das SNI diese in Basel organisiert und über Einladun- Projektteams kommen in regelmässigen Abständen gen Kontakte mit internationalen Forschenden auf- zusammen und besprechen die jeweiligen For- bauen kann. So gelang es dem SNI-Team im Jahr 2024 schungsansätze. Aber auch auf übergeordneter wieder einmal führende Wissenschaftler:innen aus Ebene sind Treffen elementar, damit SNI-Mitglieder dem In- und Ausland als Vortragende für die SNC zu die Möglichkeit haben, sich auszutauschen und neue gewinnen und eine inspirierende Veranstaltung mit Ideen für gemeinsame Projekte zu generieren. Ein- etwa 300 Teilnehmer:innen zu organisieren. mal im Jahr treffen sich daher alle Mitglieder zum Um Information innerhalb des Netzwerks zu ver- Annual Event, der seit 2023 am Hallwiler See im Kan- breiten, nutzt das SNI-Team unterschiedliche Plattfor- ton Aargau stattfindet. Im Rahmen der von Mittwoch men. Zum einen ist das SNI auf verschiedenen Social bis Freitag andauernden Veranstaltung, halten Dok- Media-Kanälen aktiv, zum anderen findet eine regel- torierende und Projektleitende wissenschaftliche mässige Berichterstattung über Projekte und Aktivi- Vorträge, tauschen sich über ihre Forschung im Rah- täten über das elektronische Magazin «SNI INSight» men einer Postersession aus und finden genug Gele- statt. Dort hat das SNI im Jahr 2024 eine neue Rubrik genheiten, um neue Kontakte zu knüpfen und alte über Zusprachen von Fördermitteln aufgenommen. aufzufrischen. Auf diese Weise wird das Netzwerk über die diversen Ganz spezifisch um die angewandten Nano- Forschungsvorhaben der SNI-Mitglieder informiert Argovia-Projekte in Zusammenarbeit mit der Indus- und vielleicht auch animiert, Kontakt aufzunehmen trie geht es beim ebenfalls jährlich stattfindenden und neue Kooperationen zu initiieren. NanoTec Apéro. Im Jahr 2024 war der Park Innovaare NanoTec Apéro Eindrücke: https://youtube.com/shorts/ Gastgeber dieser immer wieder inspirierenden Ver- tDm5riP0UFo anstaltung. Neben den Vorträgen und Postern über Bericht Swiss NanoConvention: https://bit.ly/3DXhXfg (Seite aktuelle Projekte, die beispielhaft die exzellente Zu- 25) sammenarbeit zwischen Industrie und Forschungs- Video Swiss NanoConvention: https://youtu.be/d2SxVeCabT0 62 SNI-Jahresbericht 2024

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Auszeichnungen und Preise Clarivate Citation Laureate für Christoph Gerber Unser Ehrenmitglied Prof. Dr. Christoph Gerber (Departement Physik, Universität Basel) wurde für die Erfindung des Rasterkraftmikroskops dieses Jahr als Clarivate Citation Laureate ausgezeichnet. Jedes Jahr im September veröffentlicht der Medienkonzern Cla- rivate (UK) eine Liste von Wissenschaftler:innen, denen aufgrund häufiger Zitierungen in hochrangigen Wissenschaftsjournalen Chancen auf den Nobelpreis eingeräumt werden. Weitere Informationen: https://clarivate.com/citation­laureates/winners/ Auszeichnung und Emeritierung von Christian Schönenberger Unser langjähriger Direktor und Ehrenmitglied Prof. Dr. Christian Schönenberger (De- partement Physik, Universität Basel) wurde 2024 von der American Physical Society (APS) als einer der herausragenden APS-Referenten für 2024 geehrt. Anlässlich seiner Emeri- tierung fand im November 2024 eine feierliche Verabschiedung statt. Zahlreiche lang- jährige Kolleg:innen, die Christian während seiner erfolgreichen Karriere begleitet ha- ben, nahmen teil, um ihm für den neuen Lebensabschnitt alles Gute zu wünschen. Young Flourescence Investigator Award für Sonja Schmid Prof. Dr. Sonja Schmid (Departement Chemie, Universität Basel) erhielt im Februar 2024 den «Young Fluorescence Investigator Award 2024» der Biological Fluorescence Subgroup. Sie wurde damit für ihre Arbeiten im Bereich der Fluoreszenz-Methoden ausgezeichnet. Weitere Informationen: https://bit.ly/40pIg5q Ruzicka­Preis für Murielle Delley Prof. Dr. Murielle Delley (Departement Chemie, Universität Basel) erhält für ihre Arbeit zur kontrollierten Oberflächenmodifikation von Kobalt-Phosphid mit Schwefel den Ru- zicka-Preis 2024. Weitere Informationen: https://bit.ly/4iBSmrf Vielfältige Zusprachen für neue Forschungsprojekte Sehr erfolgreich waren SNI-Mitglieder im Jahr 2024 ebenfalls bei der Zusprache von Forschungsmitteln, die aus nationalen und internationalen Quellen kommen. In unserem elektronischen Magazin «SNI INSight» berichten wir seit 2024 über die verschiedenen neuen Forschungsprojekte, um den Austausch innerhalb des Netzwerks anzuregen. Zusprachen für neue Forschungsprojekte im ersten Halbjahr: https://bit.ly/4hpq6HS Zusprachen für neue Forschungsprojekte im zweiten Halbjahr: https://bit.ly/40NRrhC SNI-Jahresbericht 2024 63

Kommunikation und Outreach: Förderung des Dialogs zwischen Forschung und Gesellschaft Eine wichtige Aufgabe des Swiss Nanoscience Institute ist es, die fas- zinierende Welt der Nanowissenschaften und ihre vielfältigen Anwen- dungen einer breiten Öffentlichkeit näherzubringen. Dazu bereitet das SNI-Team die oft komplexen und anspruchsvollen Themen in verständ - licher und ansprechender Weise auf und schafft es so immer wieder Interesse zu wecken und zu Diskussionen anzuregen. Mit einer Kombination aus bewährten Formaten wie Science Days, Schulbesuchen, öffentlichen Vorträgen, Workshops und Laborführun - gen sorgt das SNI-Team dafür, dass Menschen jeden Alters und Hin- tergrunds einen Zugang zu den Themen der Nanowissenschaften fin- den können. Zudem nutzt das SNI immer wieder die Gelegenheit neue Formate für bestimmte Zielgruppen zu testen. Im Jahr 2024 stand beispielweise das erste Mal «TecDay meets Swiss NanoConven - tion» für Gymnasiast:innen aus der gesamten Schweiz auf dem Pro- gramm. Neben Veranstaltungen, bei denen persönliche Kontakte eine zentrale Rolle spielen, setzt das SNI einen Fokus auf digitale Kommunikation. Unsere umfangreiche und viel besuchte Webseite sowie die steigende Reichweite der sozialen Medienkanäle spiegeln die wachsende Reso- nanz auf die vielfältigen Inhalte wider. Bis Ende 2024 folgten mehr als 7000 Menschen und Organisationen den sozialen Medienkanälen des SNI auf Linkedin, X, Bluesky, Instagram und YouTube. Durch den vielfältigen Ansatz gelingt es dem SNI, wissenschaftliche Inhalte auf unterhaltsame Weise zu vermitteln und so das Verständnis für die Relevanz der Nanowissenschaften in Forschung und Alltag zu stärken. 64 SNI-Jahresbericht 2024

Auf dem Rüeblimärt, im Labor, im Vortrags­ raum oder auch online Unterschiedliche Formate für verschiedene Zielgruppen Im Jahr 2024 nutzte das SNI-Team wieder ganz unterschiedliche Plattformen, um mit verschiedenen Zielgruppen in Kontakt zu kommen, sie über Nanowissenschaften zu informieren und ge- nerell das Interesse für Naturwissenschaften zu wecken. So gab es beispielsweise Anfang des Jahres eine Zusammenarbeit mit Sechzig Gymnasiast:innen nahmen an der Veranstaltung «TecDay meets der Volkshochschule beider Basel, bei der Forschende aus dem Swiss NanoConvention» teil. SNI-Netzwerk an fünf Tagen ihre wissenschaftlichen Bereiche den interessierten Teilnehmer:innen näher brachten. Zum ers- ten Mal nahm das SNI auch beim Global Science Film Festival teil. Ein 6-minütiges Video über die Entwicklung des Raster- kraftmikroskops und einige aktuelle Anwendungen wurde im Rahmen dieser Veranstaltung vor vollem Haus im Stadtkino Basel gezeigt. Forschende der Universität Basel waren die Ziel- gruppe eines vom SNI-Team organisierten Didaktik-Workshops, bei dem Prof. Dr. Gerald Feldman (George Washington Univer- sity, Washington, DC, USA) innovative Ansätze für die Vermitt- lung wissenschaftlicher Inhalte teilte. Bei der tunBasel war ein junges Publikum angesprochen, ebenso wie bei zahlreichen Workshops mit Schüler:innen von «Wir erhalten bei der Swiss NanoConvention viele verschiedenen Gymnasien aus der Nordwestschweiz. Ein High- neue Erkenntnisse über die Nanotechnologie. Nano­ light für 60 Gymnasiast:innen war «TecDay meets Swiss Nano- technologie spielt in überraschend vielen Bereichen Convention» – eine vom SNI zusammen mit der Schweizer Aka- eine Rolle, es gibt noch Vieles zu erforschen.» demie der Technischen Wissenschaften organisierte Veranstal- Ylenia und Elinor, Kantonsschule Schaffhausen tung im Rahmen der Swiss NanoConvention (SNC). Die Schüler:innen konnten zwischen verschiedenen Modulen wäh- len, bei denen sie von Forschenden in unterschiedliche Aspekte der Nanowissenschaften eingeführt wurden. Zudem diskutier- ten sie mit SNI-Doktorierenden an deren Postern und nahmen an einem Vortrag der SNC teil – sie erlebten so die Atmosphäre einer internationalen wissenschaftlichen Konferenz. Als Ab- schluss erhielten die Schüler:innen bei Laborführungen einen Einblick in die praktischen Arbeiten einiger mit dem SNI asso- ziierter Arbeitsgruppen. Ein ganz breites Publikum sprach das SNI-Team bei Aktivi- täten im Zug im Rahmen von «MINT unterwegs» oder auch auf dem Rüeblimärt in Aarau an. Hier boten SNI-Mitarbeitende kleine Basteleien vor allem für Kinder an, luden sie zu einfachen Experimenten ein und nutzten die Möglichkeit begleitende El- Im Zug boten sich gute Gelegenheiten, um mit Kindern zu basteln und zu experimentieren und auch Eltern über die SNI-Aktivitäten zu informieren. tern oder Grosseltern über SNI-Aktivitäten und Nanowissen- schaften zu informieren. Über diese und andere Aktivitäten berichteten wir auf un- serer Webseite und auf verschiedenen sozialen Medienkanälen – oft auch mit Videos. Im Juni und im Dezember 2024 veröf- fentlichte das SNI sein elektronisches Magazin «SNI INSight», mit Einblicken in unterschiedliche Forschungsthemen und ei- ner Übersicht über SNI-Aktivitäten. Weitere Informationen: YouTube­Kanal: https://bit.ly/3u9XLjv LinkedIn: https://bit.ly/3rbYP4s Bluesky: https://bsky.app/profile/sniunibas.bsky.social SNI­Webseite: www.nanoscience.ch Die tunBasel ist immer wieder eine tolle Gelegenheit, um zahlreiche Kinder SNI INSight: https://bit.ly/4aEtInm und Jugendliche zu erreichen, mit ihnen zu experimentieren und ihnen zu Experimente für zuhause: http://bit.ly/3Hw1FIk zeigen, wie spannend die Naturwissenschaften sind. SNI-Jahresbericht 2024 65

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Finanzbericht Zusammen haben die Universität Basel und der Kanton Aargau beiden Argovia-Professoren zusammen zusätzlich zu SNI-Mitteln im Jahr 2006 das Swiss Nanoscience Institute (SNI) gegründet. über 1.9 Millionen Franken für ihre Forschungsprojekte einwer- Dieses Kompetenzzentrum für Nanowissenschaften und Nano- ben. Neben den Argovia-Professoren unterstützt das SNI auch die technologie – das nanowissenschaftliche Forschung, Wissens- und Arbeit der drei Titularprofessoren am Paul Scherrer Institut Dr. Technologietransfer sowie exzellente Ausbildung für den wissen- Thomas Jung, Dr. Michel Kenzelmann und Dr. Frithjof Nolting. schaftlichen Nachwuchs gewährleistet – ist längst zu einer etab- Zusammen erhielten die Professoren Fördermittel von etwa 1.5 lierten Institution in der Nordwestschweiz geworden. Mit der Millionen Franken aus dem SNI-Budget. Strategie 2024–2034 hat das SNI nun den Weg für eine erfolgreiche Die meisten Doktorierenden in der 2012 gegründeten SNI- Zukunft geebnet. Dieser Strategie folgend werden wir uns in den Doktorandenschule forschen ebenfalls an grundlagenwissen- nächsten Jahren so positionieren, dass wir unsere ausserordent- schaftlichen Fragestellungen. Die vierzig Doktorierenden, die liche Expertise in den Nanowissenschaften und der Nanotechno- 2024 zur SNI-Doktorandenschule gehörten, sind an verschiedenen logie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen Institutionen im SNI-Netzwerk tätig. Sie erwerben alle ihren einsetzen können. Doktortitel an der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakul- Als Basis für die Zukunft dienen dem SNI dabei die vier Leit- tät der Universität Basel. Insgesamt lagen die Ausgaben für die linien Fokussierung, Zusammenarbeit, Anpassung und Wirkung. Doktorandenschule bei etwa 1.9 Millionen Franken. Dies beinhal- Die Fokussierung wird auf die Kernbereiche Nanoimaging und tet Gehälter von Doktorierenden, Verbrauchsmaterialien und Nanofabrikation erfolgen. Wir werden dabei alle Aktivitäten mit- Veranstaltungen der Doktorandenschule. einbeziehen – einschliesslich der Grundlagenforschung, der an- gewandten Forschung, der Serviceeinheiten des Nano Technology Wissens­ und Technologietransfer im Fokus Centers (Nano Imaging Lab und Nano Fabrication Lab) und des Das seit Gründung des SNI bestehende Nano-Argovia-Programm Ausbildungsprogramms. Eine enge Zusammenarbeit aller Partner ist inzwischen eine bestens etablierte Plattform zur Unterstüt- ist für den Erfolg des interdisziplinären Netzwerks ebenso ent- zung des Wissens- und Technologietransfers in die Industrie. Im scheidend wie eine kontinuierliche Anpassung der Infrastruktur Jahr 2024 unterstützte das SNI zehn Nano-Argovia-Projekte mit aufgrund stetig wachsender technologischer Anforderungen. einer Fördersumme von mehr als 1.4 Millionen Franken. Die Pro- jektpartner selbst ergänzten diese Summe durch Gelder aus öf- Grundlagen für Innovation fentlichen Forschungsförderinstrumenten (z.B. Innosuisse, Nati- Die am Anfang von Innovation stehende Grundlagenforschung onalfonds, EU-Förderung) sowie mit Eigenmitteln der beteiligten wird am SNI vor allem durch die Förderung der beiden Argovia- Forschungsinstitutionen von insgesamt mehr als 1.2 Millionen Professoren Dr. Roderick Lim und Dr. Martino Poggio unterstützt. Franken. Die Industriepartner engagierten sich zusätzlich mit Beide tragen mir ihrer exzellenten Forschung wesentlich zur in- etwa 1.1 Millionen Franken durch in-kind-Leistungen bei den ver- ternationalen Anerkennung des SNI bei. Durch die Beteiligung schiedenen Forschungsprojekten. an nationalen und internationalen Kooperationen konnten die Die Ausgaben 2024 gemäss Finanzbericht der Universität Basel vom 26. Februar 2025 sind in der nachfolgenden Tabelle nach Ausgabepositionen aufgeschlüsselt: Aufwand 2024 in CHF Univ. Basel Kanton AG Total Management Personal und Betriebsaufwand 548’185 365’709 913’894 Overhead 650‘000 650‘000 Infrastruktur Infrastruktur Apparate 167’717 469’285 637’002 Wissens- und Techtransfer Personal und Betriebsaufwand 27’861 177’590 205’451 Nano-Argovia-Projekte 1’431’688 1’431’688 Outreach & PR Personal und Betriebsaufwand 81’571 76’436 158’007 Fördermassnahmen Professoren Univ. Basel 607’398 770’485 1’377’883 PSI-Professoren 125’590 125’590 Nano Curriculum Bachelor- und Masterprogramm 301’326 237’941 539’267 Nano Technology Center Nano Imaging/Nano Fabrication 630’580 355’900 986’480 SNI PhD School Personal und Betriebsaufwand 744’911 1’117’367 1’862’278 Total Aufwand 2024 in CHF 3’109’550 5’777’990 8’887’539 66 SNI-Jahresbericht 2024

Ausbau des Nano Technology Centers sich die Kosten für Öffentlichkeitsarbeit und interne Veranstal- Das 2022 gegründete Nano Technology Center mit seinen beiden tungen auf weniger als 0.2 Millionen Franken. Einheiten Nano Imaging Lab und Nano Fabrication Lab bietet Kund:innen aus Industrie und Akademie einen umfassenden Ser- Investition in moderne Infrastruktur vice in den Bereichen Bildgebung und Analyse sowie Mikro- und Dank angesparter Rücklagen konnte das SNI im Jahr 2024 über Nanofabrikation. 0.6 Millionen Franken in neue Infrastruktur in einigen For- Mit der strategischen Fokussierung auf Nanoimaging und Na- schungsgruppen und vor allem im Nano Technology Center in- nofabrikation ist es für das SNI elementar, in den beiden Service- vestieren. Der kontinuierliche Aufbau der Serviceeinheit des SNI einheiten des Nano Technology Centers eine moderne, konkur- sowie die strukturelle Unterstützung von Forschungsgruppen renzfähige Infrastruktur zu schaffen und aufrecht zu erhalten. wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen. Damit wird das SNI Aufgrund von Rücklagen konnte das SNI im Jahr 2024 weiterhin seine Rücklagen abbauen und dazu beitragen, die technische Aus- in die Ausstattung des Nano Technology Centers investieren und stattung auf einen konkurrenzfähigen Stand zu bringen. war in der Lage, notwendige Reparaturen und Instandhaltungs- Im Jahresabschluss des SNI wird in der letzten Zeile ein Betrag massnahmen zeitnah durchzuführen. Insgesamt belief sich das von rund 4.9 Millionen Franken als «Stand gebundene Projekt- Budget des Nano Technology Centers 2024 auf fast eine Million mittel SNI per 31.12.2024» ausgewiesen. In diesem Betrag sind Franken. bereits getätigte Bestellungen von Geräten nicht berücksichtigt, die erst 2025 geliefert werden. Dazu gehören Infrastrukturmass- Studium und Öffentlichkeitsarbeit nahmen im Nano Technology Center und in Forschungsgruppen Im Jahr 2024 waren 76 Studierende im Bachelor- und Masterstu- im Wert von rund einer dreiviertel Million Franken. Zudem gibt diengang Nanowissenschaften an der Universität Basel einge- es bei den Nano-Argovia-Projekten Mittel, die bislang noch nicht schrieben, an dessen Finanzierung sich das SNI mit mehr als 0.5 abgerufen wurden. Ein Grossteil sind zudem Rückstellungen für Millionen Franken beteiligt. Die Studierenden bekommen im laufende Doktorarbeitsprojekte, da Doktorandinnen und Dokto- Laufe ihres Studiums eine breite Grundlage in den Naturwissen- randen der SNI-Doktorandenschule im Laufe des Jahres ihre An- schaften, spezialisieren sich dann auf Themen, die den eigenen stellung beginnen und immer für einen Zeitraum von 48 Monaten Interessen entsprechen und sind nach dem Abschluss bestens in angestellt werden. der Lage, an Schnittstellen verschiedener Disziplinen zu arbeiten. Auf den Studiengang aufmerksam zu machen und generell Besten Dank über Nanowissenschaften und die Aktivitäten des SNI zu infor- Wir möchten uns herzlich bei der Direktion Finanzen der Uni- mieren, gehört ebenfalls zu den Aufgaben des SNI-Teams. SNI- versität Basel für die ausgezeichnete Zusammenarbeit im vergan- Mitarbeitende suchen daher über verschiedene Formate den Kon- genen Jahr und die reibungslose Finanzberichterstattung bedan- takt mit der Bevölkerung und nutzen soziale Medien, um Neuig- ken. Ein herzlicher Dank geht auch an die Kantone Aargau, Basel- keiten aus dem SNI zu teilen. Über digitale Kanäle findet auch Stadt und Basellandschaft. Durch ihr Engagement ist es dem SNI die Kommunikation innerhalb des interdisziplinären Netzwerks möglich, herausragende Nachwuchswissenschaftler:innen auszu- statt. Zudem organisiert das SNI-Team Veranstaltungen wie den bilden, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen und Annual Event oder den NanoTec Apéro, die für den Austausch Unternehmen bei innovativen Projekten für eine bessere Zukunft innerhalb des Netzwerks unerlässlich sind. Insgesamt beliefen zu unterstützen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Erfolgsrechnung der SNI-Mittel per 31. Dezember 2024: Erfolgsrechnung 2024 in CHF Univ. Basel Kanton AG Total Zusprachen 2’766’439 5‘247‘940 8’014’379 Kapitalertrag und sonstige Erträge 18’947 151’625 170’571 Ertrag 2’785’385 5’399’565 8’184’950 Aufwand 3’109’549 5’777’990 8’887’539 Jahresüberschuss (324’164) (378’425) (702’589) Stand gebundene Projektmittel SNI per 01.01.2024 1’989’547 3’577’167 5’566’715 Zuweisung (+)/Auflösung (–) gebundene Projektmittel (324’164) (378’425) (702’589) Stand gebundene Projektmittel SNI per 31.12.2024 in CHF 1’665’383 3’198’742 4’864’125 SNI-Jahresbericht 2024 67

Organisation Nano Fabrication Lab Dr. G. Gadea (Leitung) J. Herzog Argovia­Ausschuss A. Lücke Regierungsrat A. Hürzeler, Vorsteher Departement Bildung, X. Wildermuth 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, Forschungsdekan Phil.-Nat.) und Projekte 2024 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/3ERrZiA Prof. Dr. O. Tagit (Fachhochschule Nordwestschweiz) Prof. Dr. O. Wenger (Departement Chemie) Doktorierende C. Wirth, (Geschäftsführerin SNI) https://bit.ly/4ka6k5k Prof. Dr. I. Zardo (Nano Technology Center und Departement Physik) Projekte der SNI­Doktorandenschule 2024 https://bit.ly/4i9JZ5X SNI­Management Nano­Argovia­Projekte 2024 Prof. Dr. M. Poggio (Direktor) https://bit.ly/4ifngFT C. Wirth (Geschäftsführerin) Dr. A. Baumgartner (Doktorandenschule) Dr. K. Beyer-Hans (Outreach, Kommunikation) Dr. A. Car (Curriculum Nanowissenschaften) Dr. G. Gadea (Nano Fabrication Lab) Weitere Information S. Hüni (Outreach, Kommunikation) Dr. C. Möller (Kommunikation, Medienkontakt, Social Media) Dr. B. Utinger (Outreach, Kommunikation, ab 01.07.2024) Dr. M. Wegmann (Outreach, Kommunikation, bis 30.06.2024) 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, Bluesky 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 2024 finden Sie auch auf unserer Webseite oder scannen Sie einfach Nano Imaging Lab den QR-Code. Dr. M. Wyss (Leitung, TEM, FIB-SEM) bit.ly/3WL7A4P E. Bieler (SEM) S. Erpel (SEM, TEM) D. Mathys (FIB-SEM, Bildbearbeitung) Dr. M. Schönenberger (AFM, LSM) Dr. A. Vogel (TEM, FIB-SEM) 68 SNI-Jahresbericht 2024

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Titelbild: Protein­Partnerschaften Protein-Protein-Wechselwirkungen zwischen menschlichen Schilddrüsenepithelzellen wurden mit einer innovativen Fluoreszenztechnik (BiFC) sichtbar gemacht (grün). Der Ansatz verdeutlicht die genaue zelluläre Lokalisierung der Wechsel- wirkungen und unterstreicht die dynamische Komplexität von Proteinpartnerschaften in Säu- getierzellen, wobei eine Brücke zwischen Nano- technologie und Molekularbiologie geschlagen wird. F-Actin (rot), DNA (blau) (Bild: Ahmed H.H.H. Mahmoud, Biozentrum Universität of Basel) 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, März 2025 SNI Jahresbericht 2024 69

Educating Talents since 1460. Universität Basel Swiss Nanoscience Institute Wissenschaftliches Beiheft Petersplatz 1 Universität Basel Postfach Klingelbergstrasse 82 4001 Basel 4056 Basel Schweiz Schweiz www.unibas.ch www.nanoscience.ch