Jahresbericht 2025: Swiss Nanoscience Institute
This document provides the 2025 annual report for the Swiss Nanoscience Institute, highlighting key achievements and research developments.
Jahresbericht 2025 Swiss Nanoscience Institute
3 Editorial 4 2025 in Kürze 6 Swiss Nanoscience Institute: Das interdisziplinäre Exzellenz zentrum für Nanowissenschaf ten in der Nordwestschweiz 12 Studium Nanowissenschaften: Erfolgreiche Abschlüsse seit 20 Jahren – 20 Jahre seit dem ersten Bache- lorabschluss: Jubiläum im Volkshaus – Masterpreis für Arbeit in der Industrie: Katja Ammann ent- wickelt effiziente Screening- Methode für Proteine – Blockkurse und SmallTalk: Intensive Zeit vor dem Bache- lorabschluss – Wechsel im Vorstand: Neuer Schwung bei AlumniNano 16 SNI Doktorandenschule: Netzwerk für interdisziplinäre Doktorarbeiten – Aufbau der Nanoharpune als Reaktion auf Angriff – Maschinelles Lernen für die Proteinoptimierung – Messsystem für kleinste elektri- sche Effekte – Oberflächeneigenschaften von Spintronik-Materialien – Schweben dank Akustik – Auf dem Weg zu neuen metall- organischen Materialien – Temperatursensoren für Brenn- stoffzellen – Nanodrähte als empfindliche Sensoren – Magnetische Wirbel für die Datenspeicherung – Unterstützendes Netzwerk: So sehen Doktorierende die SNI-Doktorandenschule – Kommunikation und Unterneh- mergeist fördern: Speziell ent- wickelte Kurse für SNI-Dokto- rierende 24 Forschung: Fokus auf Nanoimaging und Nanofabrikation 38 Nano Argovia Programm: Vernetzung von Forschung und Industrie 52 Nano Technology Center: Kompetenz, Kooperation und kontinuierliche Weiterentwick lung – Nano Imaging Lab: Analysen verbessern, Kontakte knüpfen, Wissen teilen – Nano Fabrication Lab: Sichere und saubere Bedingungen für Mikro- und Nanofabrikation 62 Netzwerk: Grundlage für innovative For schung und Ausbildung – Nano-Community in der Nord- westschweiz: Partner im Netz- werk – Information und Netzwerken: Veranstaltungen für bestimmte Zielgruppen – Forschungsgelder für Nanofor- schung: Erfolgreiche SNI-Mit- glieder 66 Kommunikation und Outreach: Erfolgreiche Formate für verschiedene Zielgruppen – Lokal und international: Breite Basis von Aktivitäten 68 Finanzbericht 70 Organisation – Ausschüsse und Gremien – Listen Mitglieder und Projekte – Link zum wissenschaftlichen Teil und Impressum www.nanoscience.ch Folgen Sie uns: Wissenschaftliches Beiheft Die wissenschaftlichen Berichte über alle Nano-Argovia-Projekte und Projekte der SNI-Doktoran- denschule aus dem Jahr 2025 finden Sie auf unserer Webseite www.nanoscience.ch oder scannen Sie den QR-Code. https://bit.ly/3N5YePz 2 SNIJahresbericht 2025
Liebe Kolleginnen und Kollegen, liebe SNI-Interessierte Im Jahr 2025 haben wir in interdiszipli- nären Teams weiter daran gearbeitet, mit Nanowissenschaften und Nanotechnolo- gie einen Beitrag zur Lösung aktueller und zukünftiger Herausforderungen zu leisten. Dies tun wir zum einen durch die Ausbildung exzellenter Nachwuchs- wissenschaftler:innen – vom Bachelor über den Master bis zum Doktorat – zum anderen durch unsere Forschung in den Lebens-, Material-, Quanten- und Umwelt- wissenschaften. Das Fundament unserer Tätigkeit bil- det dabei das Zusammenspiel von grund- lagenwissenschaftlichen Projekten in un- seren Schwerpunktbereichen Nanoima- ging und Nanofabrikation sowie anwen- dungsorientierter Forschung in enger Zusammenarbeit mit regionalen Indust- rieunternehmen. Weitere wichtige Säu- len des SNI sind die Dienstleistungen des Nano Technology Centers sowie die Öf- fentlichkeitsarbeit – Themen, die wir in den verschiedenen Kapiteln dieses Jahres- berichts berücksichtigt haben. Hinter all diesen Aktivitäten stehen Menschen, die mit grossem Engagement, Kreativität und Expertise zu den Leistun- gen beigetragen haben, über die wir hier berichten. Am SNI sind alle Beteiligten in einem interdisziplinären Netzwerk orga- nisiert, das über institutionelle und dis- ziplinäre Grenzen hinausreicht. Dieses Netzwerk macht das SNI einzigartig. Überzeugen Sie sich selbst von der Vielfalt unserer Aktivitäten im Jahr 2025, die wir dank der Unterstützung des Kan- tons Aargau sowie der beiden Halbkan- tone Basel-Stadt und Basel-Landschaft realisieren konnten. Wenn Sie noch tiefer in unsere For- schungsthemen eintauchen möchten, empfehle ich Ihnen das wissenschaftliche Beiheft. Dort finden Sie detaillierte Pro- jektbeschreibungen des Nano-Argovia- Programms und der SNI-Doktoranden- schule. Viel Freude beim Durchblättern, Entde- cken und Lesen. Prof. Dr. Martino Poggio SNI-Direktor 3 SNI-Jahresbericht 2025
Mit neuen Geräten erweitern die Teams des Nano Technology Centers ihr Ange bot an möglichen Anwendungen – hier mit einem neuen 3D Mikros kop im Nano Fabrication Lab. 2025 in Kürze Erfolgreicher Abschluss Elf Studierende haben im Jahr 2025 erfolgreich das Bachelorstudium Nano- wissenschaften beendet. Das Masterstu- dium haben ebenfalls elf Studierende abgeschlossen. Seite 12 Erster Bachelorabschluss vor 20 Jahren Im Jahr 2025 haben wir mit zahlreichen Studierenden und Alumni das 20-jährige Jubiläum des ersten Bachelor-Abschlusses in Nanowissenschaften an der Universi- tät Basel feiern können. Seite 13 Neuer Vorstand der Alumni Organisation Ende 2025 hat ein neuer Vorstand die Leitung der AlumniNano-Organisation übernommen. Seite 15 Vielfältige Doktorarbeiten Neun SNI-Doktorierende haben 2025 ihre Doktorarbeiten abgeschlossen. Sie haben dazu an den Departementen Biozentrum, Chemie und Physik der Universität Basel, am Paul Scherrer Institut PSI und an der Hochschule für Life Sciences FHNW ge- forscht. Seite 16 Weg zur Firmengründung Auch im Jahr 2025 war der Workshop «From Lab to Startup» ein grosser Erfolg. Die Doktorierenden lernten im Rahmen des Kurses wie sie ihre eigene Geschäfts- idee erfolgreich Investoren präsentieren können. Seite 21 Unterstützendes Netzwerk Die Doktorierenden der SNI-Doktoran- denschule schätzen die unterstützende, internationale und interdisziplinäre Ge- meinschaft am SNI. Seite 20 Dienstleistungen und eigene Forschung Das Nano Technology Center mit seinen beiden Einheiten Nano Imaging Lab und Nano Fabrication Lab steht dem SNI- Netzwerk für Dienstleistungen im Bereich Nanoimaging und Nanofabrikation zur Verfügung. Im Jahr 2025 konnten die beiden Teams ihre Ausstattung erweitern und wesentlich zu zahlreichen, vielfältigen Forschungsprojekten beitragen. Seite 52 Netzwerkveranstaltungen mit hohem Stellenwert Um den Austausch im interdisziplinären Netzwerk mit Forschen- den von verschiedenen akademischen Institutionen in der Nord- westschweiz zu gewährleisten, organisierte das SNI verschie- dene Veranstaltungen wie das Annual Meeting und den NanoTec Apéro. Seite 63 4 SNIJahresbericht 2025
Das SNI bot im Jahr 2025 mit «MINT unter wegs» wieder Experimente und Basteleien im Zug der SOB an. Dieses Mal war auch ein Team von SRF dabei. Winzige Magnetsensoren Innerhalb eines Nano-Argovia-Projekts haben Forschende Mag- netsensoren im Nanometerbereich entwickelt. Diese Sensoren können Magnetfelder schnell, genau und mit sehr wenig Ener- gie messen und sind dank ihrer einfachen Elektronik für eine spätere Massenproduktion geeignet. Seite 35 Strukturaufklärung von Membranproteinen mithilfe der Elektronenbeugung Im Rahmen eines Nano-Argovia-Projekts hat ein interdisziplinä- res Team entscheidende Fortschritte in der Anwendung der Elek- tronenbeugung an 3D-Mikrokristallen erzielt. Die Ergebnisse zeigen insbesondere das Potenzial der Methode für die Struk- turaufklärung von Membranproteinen – einer Klasse von Prote- inen, die für die Entwicklung von Medikamenten von zentraler Bedeutung sind, sich aber oft schwer analysieren lassen. Seite 35 Innovative Röntgenlinse In einem Nano-Argovia-Projekt haben Forschende erstmals eine achromatische Röntgenlinse aus einem einzigen Bauteil entwi- ckelt, die Röntgenstrahlen über einen breiten Energiebereich scharf fokussieren kann. Seite 35 Auf Origami basierendes künstliches Herzgewebe Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode entwickelt, um künst- liches Herzgewebe herzustellen. Seite 25 Bakterien wehren sich mit Nano Harpunen gegen Angriffe Mithilfe der Spitze eines Rasterkraftmik- roskops konnten Forschende einen Angriff auf Bakterien simulieren. Als Reaktion feu- erten die Bakterien ihre Nanoharpune ab. Seite 25 Neue Spektroskopiemethoden für funktionelle Gruppen Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben zwei neue Spektroskopie-Methoden entwi- ckelt, mit denen sich funktionelle Grup- pen auf der Oberfläche von Metalloxid- Nanopartikeln quantifizieren lassen. Seite 28 Dynamische Tore bewachen den Zellkern Eine internationale Studie unter Leitung der Universität Basel hat gezeigt, dass Kernporenkomplexe – winzige Durch- gänge in der Zellkernmembran – nicht starr oder gelartig, sondern dynamisch organisiert sind. Seite 29 Hybrid System zur Erforschung neuer physikalischer Effekte Forschende haben ein hybrides System aus zwei gekoppelten Oszillatoren entwi- ckelt, das unterschiedliche physikalische Plattformen verbindet und neue Möglich- keiten für sensitive Messungen eröffnet. Seite 32 Bryan Benz überzeugte die Jury beim Workshop «From Lab to Startup» und gewann den Preis für den besten Pitch. (Bild: B. Benz) Katja Ammann bekam im Jahr 2025 den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissen- schaften an der Universität Basel verliehen. (Bild: K. Ammann) Kerstin Beyer-Hans 5 SNIJahresbericht 2025
25 % 25% der SNI-Mitglieder sind Frauen. 11+11+9 Jeweils elf Studierende haben 2025 das Bachelor- und das Masterstudium ab- geschlossen. Neun Doktorierende haben ihre Dissertation erfolgreich verteidigt. 41 Zur SNI-Doktorandenschule gehörten im Jahr 2025 41 Doktorierende. Swiss Nanoscience Institute: Das inter disziplinäre Exzellenzzentrum für Nanowissenschaften in der Nordwestschweiz Mit dem Ziel nanowissenschaftliche Forschung, den Technologietransfer und die Ausbildung in der Nord- westschweiz nachhaltig zu stärken gründeten im Jahr 2006 der Kanton Aargau und die Universität Basel das Swiss Nanoscience Institute (SNI). Inzwi- schen hat sich das SNI als Exzellenzzentrum für For- schung rund um Nanowissenschaften und -techno- logie bestens etabliert und ist als exzellente Ausbildungsstätte weit über die Grenzen der Nord- westschweiz bekannt. Ein Kernstück des SNI ist das einzigartige Studium der Nanowissenschaften an der Universität Basel, das seit über 20 Jahren Bachelor- und Masterab- schlüsse ermöglicht. Ergänzt wird es durch eine in- ternationale Doktorandenschule, die talentierte Nachwuchsforschende aus aller Welt anzieht. Die Forschenden im SNI-Netzwerk stammen von verschiedenen akademischen Institutionen in der Nordwestschweiz und arbeiten sowohl an grundla- genorientierten als auch an anwendungsnahen Pro- jekten in Zusammenarbeit mit der Industrie – von den Lebens- über die Quanten- und Material- bis hin zu den Umweltwissenschaften. Besondere Schwer- punkte liegen auf Nanoimaging und Nanofabrikation. Unterstützt werden Forschung und Lehre durch das Nano Technology Center, das mit dem Nano Imaging Lab und dem Nano Fabrication Lab umfassende Ex- pertise in Bildgebung, Oberflächenanalyse sowie Mikro- und Nanofabrikation bietet und den Zugang zu hochmoderner Infrastruktur ermöglicht. 6 SNIJahresbericht 2025
165 Zum SNI-Netzwerk gehören 165 Mitglieder (Projektleitende, Doktorierende, Management, freiwillige Mitglieder, Nano Fabrication Lab und Nano Imaging Lab). 78 Im Bachelorstudium waren 56 Studie- rende eingeschrieben, im Masterstudium 22. 8.4 Mio. Das SNI hatte 2025 Ausgaben von etwa 8.4 Millionen Schweizer Franken (ohne Kosten für Gebäude), von denen rund 5.5 Millionen vom Kanton Aargau und 2.9 Millionen von der Universität Basel getragen wurden. 51 Im Jahr 2025 liefen im SNI-Netzwerk 51 Projekte – davon 10 im angewandten Nano-Argovia-Programm und 41 in der SNI-Doktorandenschule. 10 Das SNI-Netzwerk umfasst zehn Partner. Dazu gehören als Forschungs - institutionen die Universität Basel, die Hochschulen für Life Sciences sowie Technik und Umwelt der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW, das Paul Scherrer Institut PSI, das Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Allschwil, das Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel und die Technologietransferzentren ANAXAM und Swiss PIC. Das Hightech Zentrum Aargau sowie Basel Area Business & Innovation ergänzen das Netzwerk. 94 Im Jahr 2025 wurden 94 Veröffentlichungen in renommierten Wissenschaftszeitschriften mit Beteiligung von SNI-Mitgliedern veröffentlicht. 48 48 der 69 ehemaligen Doktorierenden des SNI sind in einem Industrieunternehmen beschäftigt. 20 Zwanzig der ehemaligen 69 Doktorierenden arbeiten bei einer Forschungs institution, einem Bundesamt oder einer Schule. >8500 Mehr als 8500 Interessierte folgen den Social Media-Kanälen des SNI auf LinkedIn, Bluesky, Instagram, TikTok und YouTube. 76+140 Im Jahr 2025 haben 76 verschiedene Nutzer:innen den Service des Nano Fab- rication Labs in Anspruch genommen. Das Nano Imaging Lab erhielt 2025 200 Aufträge von 140 verschiedenen Kund:innen, wobei diese Aufträge oft mehrere Tage in Anspruch nehmen. 7 SNIJahresbericht 2025
Gemeinsame Initiative Im Jahr 2006 gründeten der Kanton Aargau und die Universität Basel das Swiss Nanoscience Institute (SNI), mit dem Ziel Forschung, Wissens- und Tech- nologietransfer sowie Ausbildung in den Nanowis- senschaften in der Nordwestschweiz zu stärken. In den letzten 20 Jahren hat sich das SNI nun als international anerkanntes Nanozentrum etabliert und wird auch in Zukunft dazu beitragen, in den Lebens-, Quanten-, Material- und Umweltwissen- schaften wertvolle Beiträge zu leisten. Dabei sind es sowohl grundlagenwissenschaftliche Projekte wie auch Kooperationen mit Firmen aus den Kantonen Aargau, Basel-Stadt, Basel-Landschaft und Solothurn welche die Forschenden im SNI-Netzwerk bearbei- ten. Einen Schwerpunkt legen sie dabei auf Themen rund um Nanoimaging und Nanofabrikation. Das SNI hatte im Jahr 2025 Ausgaben von etwa 8.4 Millionen Schweizer Franken, von denen rund 5.5 Millionen vom Kanton Aargau und 2.9 Millionen von der Universität Basel getragen wurden. Vielfältiges, lebendiges Netzwerk Eine Besonderheit des SNI ist sein dynamisches, in- terdisziplinäres Netzwerk, das Forschende der füh- renden Wissenschaftsinstitutionen in der Nordwest- schweiz verbindet. Innerhalb dieses Netzwerks arbei- ten Forschende über die Grenzen von Institutionen und Disziplinen hinweg an verschiedenen angewand- ten und grundlagenwissenschaftlichen Projekten. Als Partnerinstitutionen gehören zum SNI: Die Universität Basel mit zahlreichen Departemen- ten, die Fachhochschule Nordwestschweiz mit der Hochschule für Life Sciences in Muttenz und der Hochschule für Technik und Umwelt in Windisch, das Paul Scherrer Institut PSI, das Departement Bio- systeme der ETH Zürich in Basel, das Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in All- schwil und die beiden Technologietransferzentren ANAXAM und Swiss PIC. Im Bereich des Wissens- und Technologietransfers arbeitet das SNI ebenfalls mit dem Hightech Zentrum Aargau in Brugg sowie mit Basel Area Business & Innovation zusammen. Exzellente interdisziplinäre Ausbildung Eine wesentliche Aufgabe des SNI ist die Ausbildung exzellenter Nachwuchsforschender. Ein Kernstück dabei ist der Bachelor- und Masterstudiengang «Na- nowissenschaften» an der Universität Basel. Studie- rende erhalten hier zunächst eine umfassende na- turwissenschaftliche Grundausbildung, bevor sie sich dann auf ihre Interessensschwerpunkte in den Bereichen Nanobiologie, Nanochemie, Nanophysik oder Medizinische Nanowissenschaften fokussieren. Insgesamt haben bisher mehr als 300 Studie- rende in Basel einen Bachelorabschluss in Nanowis- senschaften erworben, 240 Studierende haben den Master in Nanowissenschaften erfolgreich abge- schlossen. Ende 2025 waren 56 Studierende im Ba- chelorprogramm und 22 im Masterprogramm einge- schrieben. Das Ausbildungsangebot wird durch die SNI-Dok- torandenschule vervollständigt. Doktorierende von nationalen und internationalen Universitäten be- schäftigen sich über einen Zeitraum von etwa vier Jahren intensiv mit nanowissenschaftlichen The- men, die häufig einen interdisziplinären Charakter haben. Im Jahr 2025 gehörten 41 Doktorierende zur SNI-Doktorandenschule. Neun von ihnen schlossen 2025 ihre Arbeiten erfolgreich ab. Sechs neue Dok- torierende begannen ihre Promotion im Jahr 2025, sechs weitere Projekte wurden genehmigt und be- ginnen 2026. Etwa 70% der bisherigen 69 Absolvent:innen der SNI-Doktorandenschule arbeiteten Ende 2025 in ei- nem Industrieunternehmen, während rund 30% an einer Forschungseinrichtung, einer Behörde oder Schule tätig waren. Forschungsunterstützung Neben Promotionsprojekten unterstützt das SNI die Forschung einiger Professoren. So erhalten die bei- den Argovia-Professoren Dr. Roderick Lim (zelluläre Transportprozesse) und Dr. Martino Poggio (Nano- mechanik & Nanomagnetismus) Unterstützung durch das SNI. Mit ihrem Engagement in Lehre und Forschung tragen sie wesentlich zur internationalen Sichtbarkeit des SNI bei. Zusätzlich unterstützt das SNI die drei Titular- professoren Dr. Thomas Jung, Dr. Michel Kenzel- mann und Dr. Frithjof Nolting. Sie haben Lehrauf- träge am Departement Physik der Universität Basel und forschen mit ihren Gruppen am Paul Scherrer Institut PSI. Zusammenarbeit mit der Industrie Wissens- und Technologietransfer sind weitere Eck- pfeiler der SNI-Aktivitäten. In dem seit Gründung des SNI bestehenden Nano-Argovia-Programm arbei- ten mindestens zwei akademische Partner aus dem SNI-Netzwerk mit einem Industrieunternehmen aus der Nordwestschweiz zusammen an angewandten Fragestellungen. Bisher konnte das SNI mit weit über einhundert Nano-Argovia-Projekten diesen Transfer von Wissen und Technologie unterstützen. 2025 erhielten zehn dieser angewandten For- schungsprojekte eine finanzielle Unterstützung. Da- bei kamen bei sechs der Projekte die Partnerfirmen aus dem Kanton Aargau, jeweils zwei aus einem der Basler Halbkantone und Solothurn. Die Zusammen- arbeit mit der Industrie wird ebenfalls durch die bei- den Technologietransferzentren ANAXAM und Swiss PIC gefördert, die Partner im SNI-Netzwerk sind. Forschende der führenden Wissenschafts institutionen der Nordwestschweiz gehören zum SNI Netzwerk. Der Kanton Aargau und die Universität Basel haben das SNI gegründet. Eine Kernaufgabe des SNI ist die Ausbildung von Nachwuchs forschenden. 8 SNIJahresbericht 2025
Zum interdisziplinäre Netzwerk des SNI gehören Forschungsgruppen der führenden Forschungs- institutionen in der Nordwestschweiz. Die For- schenden arbeiten an grundlagenwissenschaftli- chen und angewandten Projekten, gewährleisten exzellente Forschungsarbeit und engagieren sich in der Ausbildung junger Nachwuchsforschender. (Hintergrundbild: ChatGPT) Exzellente Serviceeinheiten des Nano Technology Centers Ein wertvoller Partner für Forschende und Unterneh- men ist das Nano Technology Center des SNI. Die beiden zum Nano Technology Center gehörenden Gruppen Nano Imaging Lab und Nano Fabrication Lab haben sich auf Dienstleistungen und For- schungsunterstützung in den SNI-Schwerpunktbe- reichen Nanoimaging und Nanofabrikation spezia- lisiert. Sie ermöglichen die Nutzung eines umfang- reichen Mikroskopie- und Geräteparks sowie von zwei Reinräumen, bieten aber auch ganze Service- pakete im Bereich Abbildung und Analyse von Ober- flächen sowie Mikro- und Nanofabrikation. Interesse wecken Für das SNI-Team ist auch die Vermittlung von Wissen über die Nanoforschung ein wichtiges Anliegen. So nutzt das SNI Formate wie Science Festivals, Ausstel- lungen und Märkte um ein breites Publikum anzu- sprechen, die Faszination für die Naturwissenschaf- ten zu teilen und Neugier zu wecken. Spezifisch für bestimmte Zielgruppen organisiert das SNI daneben Laborführungen und stellt ein Spektrum von inter- aktiven Experimenten zusammen. Auf diese Art und Weise gewährt das SNI-Team einen Zugang zu der spannenden Nanowelt und zu deren Erforschung. Klassische Kommunikationsmaterialien wie Broschü- ren und Flyer ergänzen dieses Angebot ebenso wie ein interaktives, elektronisches Magazin, Videos und regelmässige Posts auf Social Media-Kanälen. Nanoimaging und Nano fabrikation sind die Schwerpunkt bereiche des SNI. Das Nano Technology Center steht bei diesen Themen als Service und Forschungs partner bereit. 9 SNI-Jahresbericht 2025
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Vom Bachelor über den Master bis zum Doktor Die exzellente interdisziplinäre Ausbildung junger Nanowissenschaftler:innen ist ein zentraler Bestandteil der Strategie des Swiss Nanoscience Institutes. Dabei reicht das Spektrum des Angebots vom Bachelor und Masterstudium in Nanowissenschaften an der Universität Basel bis hin zur SNI Doktorandenschule, die ein vielfälti ges Angebot hochaktueller Dissertationsprojekte bietet. In allen Programmen erhalten die Nachwuchsforschenden Einblicke in ganz unterschiedliche Forschungsbereiche und lernen die «Sprachen» unterschiedlicher Disziplinen. Sie sind damit bestens vorbereitet, um in ihren Spezial gebieten oder an Schnittstellen verschiedener Themenbe reiche zu arbeiten sowie Nanowissenschaften und Nano technologie zum Wohl der Gesellschaft voranzutreiben. Das Bild des SNI Doktoranden Jibin N Sunil zeigt einen Polycarbonat Film (dunkler Teil), der 2D Kristallflocken trägt, die gestabelt werden, um neue zweidimensionale Materialien herzustellen. Die bunten Interferenzfarben entstehen durch Lichtwechselwirkungen mit dem dünnen Polymer und machen sichtbar, wie optische Effekte die präzise nanoskalige Herstellung von 2D Bauelementen unterstützen. (Bild: J. N. Sunil, Departement Physik und SNI, Universität Basel). Mehr zum Studium Nanowissenschaften ab Seite 12. Mehr zur SNI Doktorandenschule ab Seite 16. 11 SNIJahresbericht 2025
Studium Nanowissenschaften: Erfolgreiche Abschlüsse seit 20 Jahren Im Jahr 2005 haben die ersten Studierenden an der Universität Basel ihren Bachelor in Nanowissenschaften abgeschlossen. Seither wurde das anspruchsvolle, interdisziplinäre Studium kontinuierlich weiterent- wickelt, um neuen Anforderungen gerecht zu werden. Über die Jahre kamen Formate wie die kleine Konferenz «SmallTalk» sowie zahlrei- che neue Blockkurse hinzu. Auch die neue Vertiefungsrichtung «Me- dizinische Nanowissenschaften» im Masterprogramm hat das Studi- um bereichert und findet grossen Anklang. Unverändert geblieben ist der Anspruch, Nachwuchswissenschaft- ler:innen auszubilden, die eine breite Grundlage in Biologie, Chemie, Physik und Mathematik besitzen, die «Sprachen» dieser Disziplinen beherrschen und sich mit Fragestellungen an ihren Schnittstellen ef- fektiv auseinander setzen können. Etwa 300 Absolvent:innen haben bisher den Bachelor in Nanowis- senschaften abgeschlossen und rund 240 den Master. Sie sind jetzt in ganz unterschiedlichen Bereichen tätig – in der Industrie, in For- schungsinstitutionen oder bei Behörden. Um dieses vielfältige Netz- werk lebendig zu halten, unterstützt das SNI die AlumniNano-Organi- sation, die seit Ende 2025 von einem neuen Vorstand geführt wird. Im Jahr 2025 waren 56 Studierende im Bachelor- und 22 im Master- programm Nanowissenschaften eingeschrieben. Je elf schlossen ih- ren Bachelor bzw. Master erfolgreich ab. Auf den noch jungen Schwerpunkt «Medizinische Nanowissenschaften» spezialisierten sich fünf Studierende; drei wählten Physik, zwei Chemie und einer Molekularbiologie. 12 SNI-Jahresbericht 2025
Etwa 160 «Nanos» kamen im Sommer 2025 zusammen, um den ersten Bachelor- Abschluss vor 20 Jah- ren zu feiern, alte Kontakte aufleben zu lassen und neue zu knüpfen. 20 Jahre seit dem ersten Bachelor abschluss Jubiläum im Volkshaus 2005 schlossen die ersten Studierenden ihren Bache- lor in Nanowissenschaften an der Universität Basel ab. Zum zwanzigjährigen Jubiläum trafen sich im Sommer 2025 rund 160 ehemalige und aktuelle «Na- nos» im Volkshaus Basel, um Erinnerungen auszu- tauschen und ihr Netzwerk zu pflegen. Der Studiengang entstand 2002 im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts Nanowissen- schaften – als eines der ersten interdisziplinären Studienprogramme für Nanowissenschaften welt- weit. Bis heute haben mehr als 300 Studierende den Bachelor und 240 den Master abgeschlossen und viel- fältige Karrierewege eingeschlagen. An der Feier erinnerte Prof. Dr. Andreas Engel als einer der Gründungsväter des Studiengangs sowie AlumniNano-Gründer Tobias Appenzeller und SNI- Direktor Professor Dr. Martino Poggio an die Ent- wicklung dieses ganz besonderen Studiengangs und gaben Einblicke in Gegenwart und Zukunft. Musika- lische Beiträge von Nano-Studierenden und eine Dia- show rundeten den Abend ab, der den guten Zusam- menhalt unter den Studierenden und Ehemaligen eindrucksvoll widerspiegelte. Bericht Jubliäumsfeier Studium: https://bit.ly/3OmHKmb Video von der Jubiläumsfeier: https://bit.ly/49cFl5x 13 SNI-Jahresbericht 2025
Masterpreis für Arbeit in der Industrie Katja Ammann entwickelt effiziente Screening Methode für Proteine Den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität Basel im Jahr 2025 bekam Katja Ammann. In ihrer Arbeit, die sie bei BÜHLMANN Laboratories AG durchgeführt hat, be- schäftigte sie sich mit der nachhaltigen biotechnologischen Herstellung eines di- agnostisch relevanten Proteins für den Nachweis einer Autoimmunerkrankung. Ziel der Arbeit war es, ein bislang aus menschlichem Gewebe isoliertes Protein mithilfe rekombinanter Expression in Zellkulturen herzustellen. Zwar gelang ihr die Produktion und Aufreinigung des Proteins, allerdings fehlten einige an das Protein gebundene Zuckerstrukturen, die für den diagnostischen Nachweis uner- lässlich sind. Die Arbeit wurde trotzdem zu einem grossen Erfolg, da sich Katja nicht entmutigen liess. Sie entwickelte als «Nebenprodukt» eine effiziente Scree- ning-Methode, mit der biotechnologisch hergestellte Proteine schnell auf ihre Eig- nung für diagnostische Tests überprüft werden können. Diese Methode wird bei BÜHLMANN Laboratories AG weiterhin regelmässig eingesetzt. Bericht Masterarbeit Katja Ammann: https://bit.ly/4a8TY9h Video mit Katja Ammann: https://youtu.be/KECdPLXUbXY «Katja in unserem Team gehabt zu haben, war eine echte Bereicherung.» Dr. Christina Bauer, BÜHLMANN Laboratories AG Blockkurse und SmallTalk Intensive Zeit vor dem Bachelorabschluss Die Studierenden der Nanowissenschaf- ten absolvieren im 5. und 6. Semester des Bachelorstudiums acht 1- bis 3-wöchige Praktika in verschiedenen Arbeitsgrup- pen des SNI-Netzwerks. Ihnen stehen da- bei mehr als 30 verschiedene Kurse an unterschiedlichen Departementen der Universität Basel, der Hochschule für Life Sciences FHNW, der Hochschule für Tech- nik und Umwelt FHNW, der Empa, der EPFL, dem PSI und dem Adolphe Merkle Institute zur Wahl. Im Jahr 2025 fanden etliche Block- kurse zum ersten Mal statt – so war Pro- fessor Dr. Markus Kalberer (Departement Umweltwissenschaften) erstmals mit da- bei so wie auch einige junge Profes- sor:innen wie Dr. Géraldine Guex (UZB), Dr. Sonja Schmid, Dr. Murielle Delley (beide Departement Chemie) oder Dr. To- masz Smoleński (Departement Physik). Im Rahmen der Blockkurse erhalten die Studierenden Einblicke in die aktuelle Forschung der Arbeitsgruppen. Dabei ler- nen sie zentrale Fragestellungen und Me- thoden der jeweiligen Disziplinen ken- nen und entwickeln auf Basis eigener Erfahrungen ein vertieftes Interesse an bestimmten Themen, das später häufig in Projekt- oder Masterarbeiten mündet. Ergebnisse aus den Blockkursen stel- len die Studierenden dann jeweils im Mai im Rahmen der Konferenz «SmallTalk» einem interdisziplinären Publikum aus Nano-Studierenden, Professor:innen und Projektleiter:innen vor. Im Jahr 2025 ge- wannen dabei Eduard Basler den Preis für den besten Vortrag und zusammen mit Linus Wesp auch den Preis für das beste Poster. Sarah Vogel überzeugte mit dem besten Posterdesign. Bericht «Smalltalk 2025»: https://bit.ly/48TPrqy Information über Blockkurse: https://bit.ly/3L2XoSu «In den Blockkursen bekom men unsere Studierenden vielfältige Einblicke in Nano wissenschaften und lernen, ihre Ergebnisse professionell zu prä sentieren. Jedes Jahr bin ich dabei aufs Neue begeistert von der Qualität der Vorträge und Poster, die sie bei der Konferenz «SmallTalk» präsentieren.» Prof. Dr. Martino Poggio, SNI-Direktor Katja Ammann Eduard Basler Linus Wesp 14 SNIJahresbericht 2025
Wechsel im Vorstand Neuer Schwung bei AlumniNano Nach elf Jahren im Amt hat Tobias Appenzeller Ende 2025 die Leitung der AlumniNano-Fachgruppe an den neuen Präsidenten Milan Liepelt übergeben. Zusammen mit einem engagierten Vorstand hat Tobias Appenzeller in den letzten Jahren ein le- bendiges Netzwerk aufgebaut, das ehemalige und aktuelle Na- nostudierende verbindet und regelmässige Treffen in Basel und Zürich ermöglicht. An der Reunion im Oktober 2025 wurde der alte Vorstand nun verabschiedet und ein neues Team vorgestellt, das mit eigenen Ideen, das Netzwerk weiter ausbauen möchte. Das junge Team mit Milan Liepelt (Präsident), Alexa Dani und Timon Flathmann (Kommunikation), Gregory Zaugg (Events) und Niels Burzan (Finanzen) vereint Erfahrungen aus Quantum Computing, MedTech, Nano Drug Delivery, pharma- zeutischer Analytik sowie Risikomanagement und Venture Ca- pital. Mit frischem Elan möchte der Vorstand das Netzwerk zwischen Studierenden, Alumni und dem SNI noch weiter stär- ken. AlumniNano soll sichtbarer werden – etwa an der Gene- ralversammlung des Nanovereins der Studierenden, der Mas- terfeier oder bei informellen Treffen. Auch «Lunch Lectures» sollen vermehrt unterstützt und langfristig ein Mentoring-Pro- gramm aufgebaut werden. Für alle Alumni plant das Team zu- sätzliche Events, eine aktivere LinkedIn-Gruppe und Initiativen, um zusätzliche Mitglieder einzubinden. Zudem sollen Koope- rationen mit anderen Alumni-Gruppen und Unternehmen den Austausch und neue berufliche Möglichkeiten fördern. SNI INSight Artikel über neuen Vorstand: https://bit.ly/3NO6iVc Broschüre mit Kurzportraits von verschiedenen Karrieren nach dem Nanostudium: https://bit.ly/3XZ7hUe Gregory Zaugg, Timon Flathmann, Alexa Dani und Milan Liepelt (von links nach rechts) engagieren sich als neuer Vorstand der AlumniNano-Organisation für ein lebendiges Netzwerk von «Nanos». Niels Burzan, der ebenfalls zum Vorstand gehört, ist auf dem Foto nicht dabei. (Bild: S. Stalder) 15 SNIJahresbericht 2025
SNI-Doktorandenschule: Netzwerk für interdisziplinäre Doktorarbeiten Die SNI-Doktorandenschule bietet jungen Forschenden eine einzigartige Gelegenheit in einem stimulierenden Netzwerk an aktuellen Forschungs- projekten zu arbeiten und sich in einem interdisziplinären Umfeld zu entfalten. Die Doktorierenden forschen dabei an der Universität Basel, am Paul Scherrer Institut PSI, an der Fachhochschule Nordwestschweiz oder am Department Biosysteme der ETH Zürich in Basel. Zwei assozi- ierte Doktorierende kommen von der Empa. Im Rahmen verschiedener SNI-Veranstaltungen beschäftigen sich die Doktorierenden neben ihrem eigenen Thema auch mit Projekten ausser- halb ihres eigenen Forschungsansatzes. Beim Annual Meeting und der Winterschule «Nanoscience in the Snow» erhalten sie mehrfach wäh- rend ihres Doktorats die Gelegenheit mit Forschenden anderer Diszipli- nen zu diskutieren und diesem interdisziplinären Publikum die eigenen Forschungsergebnisse anschaulich zu präsentieren. Zudem bekommen sie Anreize ihre Arbeiten im Hinblick auf Anwendungen und Unterneh- mensgründung zu entwickeln. In speziell für die Doktorandenschule ausgearbeiteten Kursen erhalten sie dazu das notwendige Knowhow. Im Jahr 2025 gehörten 41 Doktorierende zur SNI-Doktorandenschule – 24% sind Frauen. Neun Doktorierende haben 2025 ihre Dissertation er- folgreich abgeschlossen. Sechs neue Projekte wurden 2025 genehmigt, die 2026 starten werden. Von den 69 SNI-Doktorienden, die bisher ihre Doktorarbeiten beendet haben, waren Ende 2025 etwa 70% bei einem Industrieunternehmen beschäftigt, rund 30% an einer Forschungseinrichtung, einer Behörde oder Schule. 16 SNI-Jahresbericht 2025
Maschinelles Lernen für die Proteinoptimierung Dr. Vanni Doffini hat in seiner Doktorar- beit untersucht wie sich mithilfe von ma- schinellem Lernen Proteine gezielt verän- dern und damit ihre Eigenschaften ver- bessern lassen. Selbst kleine Veränderungen in der Aminosäuresequenz eines Proteins kön- nen wesentliche Parameter wie Stabilität, Bindung und Aktivität verändern. Für die Optimierung von Proteinen basierend auf der Veränderung der Aminosäuresequenz durch einzelne Mutationen ist es daher wichtig, zuverlässige Vorhersagen über deren Eigenschaften zu liefern. Maschi- nelles Lernen (ML) kann helfen, valide Vorhersagen über unbekannte Proteinva- rianten zu liefern und so die Suche nach nützlichen Mutationen zu erleichtern. Vanni Doffini hat in seiner Arbeit die theoretischen Grundlagen der ML-ge- stützten Proteinveränderung untersucht, aber auch reale Experimente für eine praktische Anwendungen durchgeführt. So konnte er mit der entwickelten Me- thode ein therapeutisches Peptid zur Be- kämpfung antibiotikaresistenter Bakte- rien optimieren. Zudem entwickelte er eine neue Plattform zur Analyse von Pro- teininteraktionen, untersuchte einige der theoretischen Aspekte bei der Verwen- dung von ML im Proteinengineering und stellte eine neue ML-Technik für grosse biophysikalische Datensätze vor. Publikation: https://doi.org/10.1021/acs. nanolett.3c03026 Vanni Doffini hat seine Doktorarbeit am Departe- ment Chemie der Universität Basel absolviert. Er arbeitet jetzt als Wissenschaftler am Istituto Dalle Molle di Studi sull‘Intelligenza Artificiale in Lugano. Mitchell Brüderlin hat seine Arbeiten am Biozen- trum der Universität Basel absolviert und war dort auch weiterhin als Postdokotorand tätig. Aufbau der Nano Harpune als Reaktion auf Angriff Dr. Mitchell Brüderlin hat in seiner Dok- torarbeit das Typ-VI-Sekretionssystem des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa nä- her untersucht. Wie andere Bakterien auch nutzt Pseudomonas das Sekretions- system wie eine Nano-Harpune und inji- ziert damit Toxine in benachbarte Zellen. Allerdings baut Pseudomonas aerugi- nosa sein Typ-VI-Sekretionssystem nur als Verteidigung bei einem Angriff auf. Mit- hilfe der Spitze eines Rasterkraftmikros- kops (AFM) konnte Mitchell Brüderlin solch einen Angriff simulieren und bele- gen, dass die Beschädigung der äusseren Bakterienmembran der entscheidende Faktor ist, damit die Bakterien das Sekre- tionssystem aufbauen und die Nano-Har- pune abfeuern. Bevor diese Untersuchungen am AFM möglich waren, stellte der junge Forscher mithilfe einiger Mutationen sicher, dass sich die Bakterien bei den Untersuchun- gen nicht bewegen konnten. Dann rich- tete er das AFM so ein, dass es sich auf einem Raster auf und ab bewegte und alle 800 Nanometer die immobilisierten Bak- terienzellen anpiekste. In bis zu 90 % der Fälle, in denen die äussere Membran der Pseudomonas-Bakterien durch die AFM- Spitze beschädigt wurde, bauten die Bak- terien innerhalb von 10 Sekunden ihre Nano-Harpune auf, um zurückzuschie- ssen – dabei fand der Gegenangriff genau in die Richtung statt, aus welcher der An- griff durch die AFM-Spitze gekommen war. Publikation: https://www.science.org/ doi/10.1126/sciadv.adr1713 Video: https://youtu.be/0uOVdcOy3vQ Messsystem für kleinste elektrische Effekte Dr. Luca Forrer hat in seiner Doktorarbeit ein neuartiges Messsystem entwickelt, mit dem sich extrem kleine elektrische Effekte auf der Nanometerskala untersu- chen lassen – und das bei sehr tiefen Tem- peraturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Das System kombiniert ein Rasterkraftmi- kroskop (AFM) mit hochempfindlichen Sensoren, welche die Ladungen einzelner Elektronen detektieren können. Luca Forrer hat in seiner Arbeit zwei verschiedene Messspitzen untersucht. Die erste besitzt mehrere winzige, unab- hängig voneinander steuerbare Elektro- den. Mit dieser Spitze lassen sich elektri- sche Eigenschaften lokal beeinflussen und die Reaktion von Nanostrukturen räumlich kartieren. Für die zweite Mess- sonde hat Luca Forrer direkt an der Spitze einen sogenannten Quantenpunkt integ- riert. Dabei handelt sich um ein nanosko- pisch kleines Bauelement, das extrem empfind lich auf elektrische Ladungen re- agiert. Neue Herstellungstechniken, mit denen empfindliche Nanostrukturen prä- zise auf die Messspitzen übertragen wer- den können, und ein besonders gut ge- schütztes Design der Messsonde ermög- lichten diese Neuerung und damit die räumliche Abbildung des lokalen elektri- schen Potenzials. Die Arbeit schafft eine Basis für neue Arten von Rastersonden-Messungen, bei denen Nanostrukturen mit handelsübli- cher AFM-Hardware nicht nur abgebildet, sondern auch lokal elektrisch gesteuert und präzise vermessen werden können. Publikation:https://doi.org/10.1063/5.0127665 Video: https://youtu.be/UBcYtnmA9Hc Luca Forrer hat für seine Doktorarbeit am Depar- tement Physik der Universität Basel gearbeitet und kurz vor Jahresende 2025 abgeschlossen. 17 SNIJahresbericht 2025
Auf dem Weg zu neuen metallorganischen Materialien Ajmal Roshan Unniram Parambil hat in seiner Doktorarbeit sogenannte Metall- Oxo-Cluster aus den Metallen Zirkonium und Hafnium untersucht. Diese winzigen Moleküle bestehen aus nur wenigen Ato- men und können zum Aufbau metallor- ganischer Gerüste (MOFs) verwendet wer- den. Darüber hinaus können sie eine che- mische Brücke zwischen MOFs und Na- nokristallen aus Metalloxiden schlagen. Sie eröffnen dadurch Möglichkeiten für den gezielten Aufbau neuer Materialien mit genau definierten Eigenschaften. Ziel der Arbeit war es, besser zu ver- stehen, wie diese Cluster aufgebaut sind, welche Moleküle (Liganden) ihre Oberflä- che stabilisieren und wie sie grössere Strukturen bilden können. Dazu kombi- nierte Ajmal Experimente und Computer- simulationen. Er analysierte bekannte Cluster von 23 verschiedenen Metallen, um allgemeine Trends in Struktur und Chemie zu erkennen und neue Cluster ge- zielt zu entwerfen. Dabei zeigte sich, dass bestimmte Phosphor-basierte Liganden die Cluster besonders stabil machen – eine Erkenntnis, die er theoretisch vorhersa- gen und experimentell bestätigen konnte. Schliesslich gelang es ihm, dass sich Cluster mithilfe spezieller «amphiphiler» Liganden, die sowohl wasserliebende als auch wasserabweisende Teile enthalten, zu dünnen, zweidimensionalen Schichten selbst zusammenfügten. Diese geordneten Strukturen entstanden an der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser und könnten künftig als Bausteine für neue, massge- schneiderte Materialien dienen. Publikation: https://doi.org/10.1039/ D4SC03859B Ajmal Roshan Unniram Parambil hat seine Arbeit am Departement Chemie der Universität Basel und an der FHNW Hochschule für Life Sciences geschrieben und arbeitet zurzeit als Postdokto- rand am Departement Chemie. Oberflächeneigenschaften von Spintronik Materialien Dr. Martin Heinrich hat in seiner Doktor- arbeit Materialien untersucht, die für neuartige Speicher- und Schalttechnolo- gien von Bedeutung sind. Es handelt sich dabei um Materialien, die sowohl halblei- tende wie auch besondere magnetische Eigenschaften haben – sogenannte mul- tiferroische oder altermagnetische Sys- teme. Sie könnten in der Spintronik ein- gesetzt werden, einem Forschungsfeld, das den Spin der Elektronen anstelle ih- rer Ladung zur Informationsspeicherung nutzt. Martin Heinrich hat die Oberflächen von drei verschiedenen Systemen (Ger- manium-Tellurid, Mangan-Tellurid und Germanium-Mangan-Tellurid) analysiert, da Oberflächen als Schnittstellen in elek- tronischen Bauelementen eine wichtige Rolle spielen. Durch den Einsatz unter- schiedlicher Analysemethoden konnte er neue Erkenntnisse über die atomaren Abstände, die Rekonstruktionen und Pha- sentrennung an der Oberfläche der unter- suchten Systeme gewinnen und damit wichtige Grundlagen für die Entwicklung zukünftiger spintronischer Bauelemente schaffen. Bei Germanium-Tellurid zeigte sich eine Oberflächenrelaxation und beim An- legen elektrischer Felder eine leichte Ver- schiebung der obersten atomaren Schicht. Die Oberfläche von Mangan-Tellurid zeigte verschiedene Neuordnungen der Atome, abhängig von Erwärmung und Substratmaterial. Bei Germanium-Man- gan-Tellurid bewirkte eine Mangan-Dotie- rung, dass sich die Oberfläche in Bereiche von GeTe und MnTe aufspaltet. Martin Heinrich hat für seine Doktorarbeit am PSI gearbeitet. Jetzt ist er Postdoktorand an der Johannes Kepler Universität Linz. Schweben dank Akustik Dr. Shichao Jia hat in seiner Doktorarbeit untersucht, wie sich Proben mithilfe von Schallwellen berührungslos manipulie- ren lassen. Er hat sich dabei sowohl auf die akustische Levitation als auch auf akustische Pinzetten fokussiert und die Technologien auf immer kleinere Dimen- sionen skaliert. Bei der akustischen Levitation hat Shi- chao Jia analysiert, wie sich dünne Schei- ben mit einem Durchmesser von nur we- nigen Millimetern mit Hilfe von Ultra- schallwellen anheben und in Rotation versetzen lassen. Er interessierte sich dafür, wie Grösse und Form der Scheiben die Drehbewegung beeinflussen. Solche Scheiben wurden bereits erfolgreich als Probenträger für Röntgenbeugungsexpe- rimente eingesetzt. Shichao Jia wandte das Konzept auch auf Experimente in Wasser an. Um Miniaturrotoren im Was- ser zu drehen, wo die Schallgeschwindig- keit höher ist, verwendete er Ultraschall- wellen mit viel höheren Frequenzen. Shichao untersuchte auch, wie hoch- frequente Ultraschallwellen eingesetzt werden können, um mikroskopische Pro- ben präzise und berührungslos zu mani- pulieren. Solche akustischen Pinzetten können zum Beispiel zur Manipulation biologischer Proben in einem mikroflui- dischen System verwendet werden – denn die akustische Strahlungskraft hält wei- che Proben nicht nur in der Schwebe, sondern drückt sie auch zusammen, wie man es intuitiv von „Pinzetten“ erwarten würde. Publikation: https://doi.org/10.1063/5.0126000 Shichao Jia hat seine Doktorarbeit am Paul Scherrer Institut absolviert und arbeitet jetzt für Eulitha AG. 18 SNIJahresbericht 2025
Temperatursensoren für Brennstoffzellen Dr. Antonia Ruffo hat in ihrer Doktorar- beit ferromagnetische Materialien er- forscht, die als Temperatursensoren in Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoff- zellen (PEMFCs) eingesetzt werden könn- ten. Diese Brennstoffzellen zeichnen sich durch den Einsatz eines festen Polymer- Elektrolyten aus, wandeln wie andere Brennstoffzellen Wasserstoff effizient in elektrische Energie um und könnten ver- mehrt in Elektroautos zum Einsatz kom- men. Ihr Betrieb erfordert jedoch eine stabile Temperatur, da die eingesetzte Membran nur bei optimaler Feuchtigkeit Protonen leiten kann. Ist es zu heiss, trocknet die Membran aus und die Proto- nenleitfähigkeit sinkt. Ist es zu kalt, tritt eine Wasserüberschwemmung auf, was den Gasaustausch behindert. Eine genaue Temperaturüberwa- chung im Inneren der Zelle ist daher ent- scheidend. Dazu untersuchte Antonia Ruffo verschiedene ferromagnetische Ma- terialien im Mikro- und Nanobereich, die sich als Temperatursensoren eignen. Eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung (Nd- FeB) optimierte sie schliesslich für den Einsatz in den betriebsbereiten Brenn- stoffzellen. Mit einer derartigen nicht-invasiven Temperaturmessung im Inneren der Zelle leistet die Arbeit einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Tempera- turverteilung in PEMFCs. Sie zeigt auf, wie neue Sensormaterialien die Betriebs- stabilität und Effizienz dieser Technolo- gie verbessern können – ein Schritt hin zur breiteren Nutzung dieser umwelt- freundlichen Energiequelle. Antonia Ruffo war für ihre Doktorarbeit am Paul Scherrer Institut. Jetzt arbeitet sie als Senior Scientist bei Lonza. Nanodrähte als empfindliche Sensoren Dr. Lukas Schneider hat in seiner Doktor- arbeit den Magnetismus im Nanobereich mithilfe einer verfeinerten Version der Magnetkraftmikroskopie untersucht. Dazu verwendete er einen Cantilever – einen einseitig fixierten Nanodraht – der in pendelartiger Manier schwingt und an dessen freiem Ende ein winziger Magnet sitzt. Mit diesem hochempfindlichen Sen- sor lassen sich sehr schwache Magnetfeld- änderungen mit einer Auflösung von we- niger als 100 Nanometern aufzeigen. Die Magnetkraftmikroskopie ist dabei nicht nur äusserst sensitiv, sondern lässt sich auch über einen weiten Parameter- bereich einsetzen, von Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts bis hin zur Raumtemperatur und in starken Ma- gnetfeldern von mehreren Tesla. Neben der Abbildung statischer Magnetfeldver- teilungen erschliesst die Methode auch, wie stark ein Material dynamisch durch das Magnetfeld des winzigen Magneten beeinflusst wird. Konkret demonstrierte Lukas Schnei- der diese neu verfeinerte Version der Mag- netkraftmikroskopie am Helimagneten Cu ₂ OSeO ₃ sowie an den zweidimensionalen Van-der-Waals-Magneten, Cr ₂ Ge ₂ Te ₆ und EuGe ₂ . Dabei zeigte sich, dass die Magnet- kraftmikroskopie mit Nanodrähten als Cantilever besonders für schwach magne- tische Proben geeignet ist und das Abbilden des lokalen magnetisches Reaktionsverhal- ten auf der Nanoskala ermöglicht. Publikation: https://pubs.rsc.org/en/content/ articlelanding/2024/nr/d3nr06550b Lukas Schneider hat seine Doktorarbeit am De- partement Physik der Universität Basel geschrie- ben und arbeitet nun dort als Postdokoktorand. Magnetische Wirbel für die Datenspeicherung Dr. Sam Treves hat in seiner Doktorarbeit sogenannte Skyrmionen des Materials Neodym-Mangan-Germanid ( NdMn ₂ Ge ₂ ) untersucht und deren Potenzial für künf- tige Speichertechnologien aufgezeigt. Skyrmionen sind winzige, stabile mag- netische Wirbel mit grossem Potenzial für Datenspeicherung und neuartige Rechen- verfahren. Bevor sie genutzt werden kön- nen, ist es wichtig zu verstehen, wie sie entstehen, verschwinden und miteinan- der wechselwirken. NdMn ₂ Ge ₂ -Kristalle eignen sich für solche Studien, da Skyr- mionen in diesem Material nach einem geeigneten Feldkühlungsprotokoll bei Raumtemperatur und ohne angelegtes ex- ternes Magnetfeld stabil bleiben können. Sam Treves untersuchte zunächst dünne Lamellen, die er aus einem Kristall geschnitten hatte und konnte stabile Skyrmionen nachweisen – auch bei Tem- peraturänderungen und angelegten Ma- gnetfeldern. Die Kristalle wachsen jedoch sehr langsam, sind recht teuer und lassen sich nur schwer skalieren. Daher züch- tete und untersuchte er dünne Schichten des Materials, die leichter herzustellen und zu vergrössern sind. In NdMn ₂ Ge ₂ - Dünnschichten, die auf einem Substrat gewachsen sind, beobachtete er nach ei- nem Feldabkühlungsprotokoll bei Raum- temperatur ebenfalls skyrmionartige Strukturen. Anders als im Kristall konnte die Richtung der Magnetisierung des Sky- rmionkerns dort umgekehrt werden – vermutlich aufgrund kleiner Körner und Defekte im Material. Publikation: https://doi.org/10.1038/s41598 024 82114 2 Sam Treves hat seine Doktorarbeit am Departe- ment Physik der Universität Basel geschrieben. 19 SNIJahresbericht 2025
Unterstützendes Netzwerk So sehen Doktorierende die SNI Doktorandenschule Gefragt nach der Bedeutung der SNI-Doktorandenschule, äu- sserten sich SNI-Doktorierende im Rahmen einer Videoproduk- tion sehr einheitlich. Sie beschrieben die SNI-Doktoranden- schule als eine unterstützende, internationale und interdiszip- linäre Gemeinschaft, in der sich junge Wissenschaftler:innen fachlich wie persönlich ideal entfalten können. Besonders ge- schätzt werden die grosse Themenvielfalt sowie die Möglich- keit, an anspruchsvollen und zukunftsweisenden Forschungs- projekten in den Nanowissenschaften zu arbeiten – oft über Disziplingrenzen hinweg. Regelmässige Treffen und Veranstal- tungen tragen wesentlich zu einem ausgeprägten Gemein- schaftsgefühl bei und ermöglichen den fachlichen Austausch in einer offenen und freundschaftlichen Atmosphäre. Video «Die SNI Doktorandenschule ist...»: https://youtu.be/v3cm3wSs98Y Video: «Was denken SNI Doktorierende über das SNI?»: https://youtu.be/lkDFlzzyc2M Für ein kurzes Video antworteten SNI-Doktorieren- de auf die Frage, was die SNI-Doktorandenschule für sie bedeutet. Aus den Antworten wird ersicht- lich, dass sie weit mehr ist, als eine Quelle zur Fi- nanzierung von Forschungsprojekten. «Die SNI Doktorandenschule bietet meiner Meinung nach die unglaubliche Chance, eine Doktorarbeit in einem interdisziplinären Bereich zu schreiben. Sie ermöglicht, sich als Wissenschaftler und als Mensch weiterzuentwickeln.» Seseg Bolotova, SNI-Doktorandin am Departement Chemie der Universität Basel 20 SNIJahresbericht 2025
Mit viel Spass und Engagement lernten SNI-Doktorierende wie sich eine Ge- schäftsidee am besten in einem Pitch präsentieren lässt. Bryan Benz überzeugte mit seiner Präsentation die Jury. (Bilder: A. Baumgart- ner, A. Pekonen, Universität Basel) Kommunikation und Unternehmergeist fördern Speziell entwickelte Kurse für SNI Doktorierende Ziel der SNI-Doktorandenschule ist es, den Doktorierenden eine exzellente wissenschaftliche Ausbildung zu bieten. Zudem un- terstützen wir die jungen Forschenden dabei, ihre Forschung verständlich zu kommunizieren sowie deren Anwendung und unternehmerisches Potenzial zu prüfen. Ergänzt wird dies durch regelmässige interne Veranstaltungen mit Einblicken in unterschiedliche Forschungsbereiche. Während der vierjährigen Doktoratszeit absolvieren die Dok- torierenden die Workshops «Rhetorik und Kommunikation» und «From Lab to Startup». Im Rhetorik-Workshop lernen sie unter der Anleitung des Wissenschaftsjournalisten Atlant Bieri, ihre Forschung überzeugend und einprägsam zu präsentieren und sich auf anspruchsvolle Gesprächssituationen vorzubereiten. Diese Präsentationskompetenzen können sie im Workshop «From Lab to Startup» weiter vertiefen. Die Doktorierenden ler- nen hier Geschäftsideen zu entwickeln sowie klar und überzeu- gend vorzustellen. Auf Basis eigener Forschungsprojekte oder persönlicher Ideen entwickeln sie Business-Konzepte, die sie durch die individuelle Betreuung durch Anna-Elina Pekonen (Innovation Office der Universität Basel) und Mauricio Campos (Coach und Unternehmensberater) erstellen und optimieren können. Am Ende der zweitägigen Veranstaltung präsentieren im Okto- ber 2025 alle Teilnehmenden einen überzeugenden, beeindru- ckenden Vortrag. Bryan Benz überzeugte die Jury mit seinem Pitch zu neuen Nanofabrikationsmethoden für Silizium-Nano- drähte mit magnetischen Spitzen. «Der Workshop «From Lab to Start up» zeigt, was passiert, wenn Spit zenforschung auf eine offene, unter nehmerische Denkweise trifft. Unser Ziel war es, Doktorierenden dabei zu helfen, ihre Forschung aus unterneh merischer Perspektive zu betrachten – als potenzielle Lösung für reale Herausforderungen. In nur zwei Tagen verwandelten die Teilnehmen den komplexe Forschungsergebnisse in klare und überzeugende Startup Geschichten, und es war bereichernd zu sehen, wie sie Vertrauen in ihre Ideen gewannen. Das Engagement, die Kreativität und die Energie, die sie in den Workshop einbrachten, waren beeindruckend und es war fantastisch, wieder Teil dieser Reise zu sein.» Anna-Elina Pekonen, Entrepreneurship Education, Innovation Office, Universität Basel Bericht «From Lab to Startup»: https://bit.ly/44q4KGo 21 SNI-Jahresbericht 2025
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Neuen Materialien auf der Spur Innerhalb des SNI Netzwerks ist die Abbildung und Untersuchung neuer Materialien mit besonderen elektrischen und magnetischen Eigenschaften ein zentrales Thema. Als assoziierter Doktorand der SNI Doktoranden schule untersucht beispielsweise Ángel Labordet (Empa und SNI, Universität Basel) Defekte und Sub strateffekte von Graphen Nanobändern. Dieses Foto, das einen der Nano Image Awards 2025 gewonnen hat, zeigt wie ein einzelnes Wolframdiselenid Dreieck auf Graphen/Siliziumkarbid (SiC) in Dreiecke inner halb von Dreiecken zerfällt und sich verschachtelte Facetten bilden. (Bild: Á. Labordet, Empa und SNI, Universität Basel) Information über Forschungsergebnisse von SNI Mitgliedern ab Seite 24. 23 SNI-Jahresbericht 2025
Forschung: Fokus auf Nanoimaging und Nanofabrikation Mitglieder des SNI-Netzwerks forschen in ganz unterschiedlichen Bereichen wie Beispiele von Veröffentlichungen in renommierten Wissenschaftsjournalen zeigen. Es sind Themen aus den Life Scien- ces sowie den Material-, Quanten- und Umweltwissenschaften, die von Teams in verschiedenen Forschungsinstitutionen bearbeitet werden. Häufig dreht es sich dabei um die detailgenaue Abbildung und Untersuchung nanoskaliger Strukturen. Aufgrund der geringen Grösse der Untersuchungsobjekte ist dafür der Einsatz und die Ent- wicklung ganz besonderer Methoden und Geräte notwendig, die wiederum auf besonderen Herstellungsverfahren im kleinsten Massstab beruhen. Eine Auswahl der 2025 erschienenen 94 Publikationen von For- schenden aus dem SNI-Netzwerk spiegelt diese Vielfalt und den Fo- kus auf Nanoimaging und Nanofabrikation wider. Dabei sind es vor allem die Ergebnisse grundlagenwissenschaftlicher Fragestellungen – zu einem grossen Teil aus der SNI-Doktorandenschule – die veröf- fentlicht wurden. Auch einige angewandte Nano-Argovia-Projekte führten in diesem Jahr zu wissenschaftlichen Publikationen. Durch grundlagenwissenschaftliche und angewandte Forschungsak- tivitäten leisten die SNI-Mitglieder einen wichtigen Beitrag zum Ver- ständnis der Prozesse und Gesetze auf der Nanoebene und schaf- fen damit die Grundlage für Anwendungen zum Wohl unserer Gesellschaft. 24 SNI-Jahresbericht 2025
Ein Toxin mit überraschender Eigenschaft Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode entwickelt, um bei neutralem pH-Wert Lipidvesikel zu fusionie- ren. Durch die Verwendung eines Teils des Diphterie-Toxins er- reichen sie, dass die Membranen der Vesikel ohne Vorbehandlung oder raue Bedingungen verschmelzen. Die Arbeit, die in «Com- munications Chemistry» publiziert wurde, legt einen Grundstein für zahlreiche Anwendungen wie Lab-on-a-Chip-Technologien, Biosensoren oder künstliche Zellprototypen. Medienmitteilung mit Video: https://bit.ly/4t7uLF0 Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s42004 025 01738 1 Der SNI-Doktorand Piotr Ja ś ko erzählt im Interview, wie er einen Teil des Diphtherietoxins nutzt, um Vesikel auf kontrollierte und schonende Weise zu verschmelzen. Auf Origami basierendes künstliches Herzgewebe Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode entwickelt, um künstliches Herzgewebe herzustellen. In Form eines Pflasters könnte das mehrschichtige Gewebe beispiels- weise bei einem Herzinfarkt den Heilungsprozess des abgestor- benen Gewebes unterstützen. SNI Post: https://bit.ly/49MNGNP Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ acsbiomaterials.4c01594 Forschende haben ein mehrschichtiges, funktionelles künstliches Herzgewe- be gezüchtet. Sie haben dazu ein Papiergerüst aus Cellulose mit einer Mikro- und Makrostruktur versehen. Anhand der Mikrostruktur richteten sich die Herzmuskelzellen aus (rechte Seite Hintergrund). Durch die Makrostruktur kam es zu einer Faltung des Gewebes (Herzmodell in der Mitte). Insgesamt konnten die Forschenden die Kontraktionsfähigkeit des Gewebes erheblich verbessern. (Bild: FHNW und Universität Basel, CC BY-NC-ND 4.0) Beschädigt, aber nicht besiegt: Bakterien wehren sich mit Nano Harpunen gegen Angriffe Einige Bakterien verwenden winzige Harpunen, um sich gegen Angriffe von Rivalen zu wehren. Forschende der Universität Basel haben Bakterien mit einer «Mini-Nadel» gestochen und so einen Angriff simuliert. Auf diese Weise konnten sie zeigen, dass die Bakterien ihre Nano-Waffe erst dann zusammenbauen und abfeuern, wenn ihre Zellhülle bei einem Angriff beschädigt wird. Medienmitteilung mit Video: https://bit.ly/4t7AZVo Originalpublikation: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr1713 Der SNI-Doktorand Mitchell Brüderlin hat mit der Spitze eines Rasterkraftmi- kroskops den Angriff auf Bakterien simuliert und die Reaktion darauf in Echt- zeit beobachtet. 25 SNIJahresbericht 2025
Polymer-anorganische Hybrid-Nanopartikel kön- nen äussere Reize wie Licht oder Magnetfelder in Wärme umwandeln und so die Freisetzung von Medikamenten auslösen. (Bild: A. Nikolet ić , Depar- tement Chemie und SNI, Universität Basel und FHNW) Reaktion durch Wärme Im Rahmen einer Doktorarbeit in der SNI-Doktorandenschule haben Forschende der Hochschule für Life Sciences FHNW und der Universität Basel ein neues Trägersystem für Wirkstoffe analysiert, das verspricht, Medikamente gezielt und kontrolliert im Körper freizusetzen. Im Fokus standen Polymere, die sich bei leicht erhöhten Temperaturen verändern, kombiniert mit anorganischen Nanopartikeln, die äussere Reize wie Licht oder Magnetfelder in Wärme umwandeln. Die Wirkstofffreisetzung lässt sich auf diese Weise räumlich und zeitlich präzise steuern. Neben der Therapie ermöglichen diese Systeme auch Bildge- bung, was sie besonders interessant für die Behandlung kom- plexer Krankheiten macht, wie die Forschenden in dem Wis- senschaftsjournal «Helvetica» zusammenfassen. Originalpublikation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ hlca.202400193 26 SNI-Jahresbericht 2025
Unterstützung beim Einbau von Membranproteinen Forschende haben erstmals gezeigt, wie ein bestimmtes Hilfs- protein (Chaperon SurA) Membranproteine gezielt an eine Pro- teinfabrik in der äusseren Membran gramnegativer Bakterien (BAM-Komplex) liefert. Mithilfe hochauflösender Kryo-Elektro- nenmikroskopie entdeckte das Team, in dem auch ein Dokto- rand der SNI-Doktorandenschule mitarbeitet, dass Chaperon SurA beim Andocken an den BAM-Komplex eine ausgeprägte Schwenkbewegung ausführt. Diese Bewegung steuert offenbar die kontrollierte Übergabe der Proteine in die bakterielle Mem- bran. Die in der Wissenschaftszeitschrift «Science Advances» veröffentlichten Ergebnisse liefern neue Einblicke in einen zen- tralen Lebensprozess von Bakterien und könnten neue Ansatz- punkte für Antibiotika eröffnen. Originalpublikation: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads6094 Die Schwenkbewegung des Chaperons SurA steuert offenbar die gezielte Übergabe von Proteinen an den BAM-Komplex, der sie anschliessend in die äussere bakterielle Membran einbaut. (Abbildung: M. Degen, Biozentrum und SNI, Universität Basel) Dünne Membranen für bessere Wirkstofffreisetzung Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben spezielle Blockcopo- lymere entwickelt, um verbesserte pH-empfindliche Nano- carrier mit einer dünnen Membran herzustellen, die Wirkstoffe besonders effizient freisetzen können. Durch gezielte Anpas- sung der Polymerstruktur verringerten sie die Membrandicke und verbesserten so die Freisetzungsgeschwindigkeit. Getestet wurde dies mit verschiedenen Modellmedikamenten, darunter auch Doxorubicin, unter leicht sauren Bedingungen wie sie in Tumoren vorkommen. Die Nanocarrier zeigten keine Zellschä- digung und bieten damit vielversprechende Ansätze für die zu- künftige gezielte Medikamentenabgabe wie die Forschenden in dem Wissenschaftsjournal «Macro Molecular Rapid Communi- cations» berichten. Originalpublikation: https://doi.org/10.1002/marc.202500418 Die entwickelten Vesikel mit einer dünnen Membran setzen ihre Fracht bei einem bestimmten pH-Wert effektiv frei. (Bild: A. Nikoleti ć , Departement Chemie und SNI, Universität Basel und FHNW) Strukturaufklärung dank Elektronenbeugung In Zusammenarbeit mit dem im Netzwerk des SNI gegründeten Startup ELDICO Scientific analysierten Forschende die Struktur komplexer Moleküle mithilfe von 3D-Elektronenbeugung (3D ED) – was mittels klassischer Röntgenkristallographie nicht möglich war. Konkret analysierten sie Produkte der sogenann- ten atroposelektiven Ringspaltungsreaktion und belegten damit die Leistungsfähigkeit der Elektronendiffraktometrie für die 3D-Strukturaufklärung bei kleinen Kristallen. Die Arbeit er- schien in dem Wissenschaftsjournal «Chimia». Die Grundlage für die Gründung von ELDICO Scientific lie- ferte das Nano-Argovia-Projekt A3EDPI. Die oben beschriebene Zusammenarbeit fand im «Electron Diffraction Experience Cen- ter» statt, bei dem Messungen an dem Elektronendiffraktome- ter in Zusammenarbeit mit ELDICO Scientific für SNI-Mitglieder möglich sind. Bericht SNI INSight: https://bit.ly/4a6P0dg Originalpublikation: https://www.chimia.ch/chimia/article/view/2025_255 27 SNIJahresbericht 2025
Durch ein künstliches Metalloenzym (orangebraune Struktur), das auf der Oberfläche von Lipidmembranen verankert ist, lässt sich die laterale Phasen- trennung in Membranen gezielt steuern (dargestellt durch hellblaue und pinkfarbene Bereiche). Die gezielte genetische Optimierung des Enzyms kann zur Bildung grösserer Membrandomänen führen, die aufgrund der un- terschiedlichen Krümmung der Membranen zur Zellknospung führen kann. (Abbildung: R. Hamaguchi, Institute of Science, Tokyo) Gesteuerte Phasentrennung in Membranen Zellmembranen bestehen aus einer Mischung verschiedener Lipide und Proteine. Diese sind nicht immer gleichmässig ver- teilt. Unter bestimmten Bedingungen lagern sich ähnliche Li- pide und Proteine seitlich (lateral) in der Membran zu kleinen Bereichen zusammen. Durch diese Phasentrennung entstehen innerhalb der Membran funktionelle Zonen, die für zahlreiche biologische Prozesse wie Signalübertragung oder Transport eine wichtige Funktion erfüllen. Ein Team von Forschenden aus dem SNI-Netzwerk hat erst- mals gezeigt, dass sich solch eine laterale Phasentrennung in Membranen gezielt durch eine chemische Reaktion steuern lässt. Möglich wird dies durch den Einsatz eines künstlichen Metalloenzyms, das auf der Oberfläche der Lipidmembran ver- ankert wurde. SNI Post: https://bit.ly/4aksEWS Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c10187 Neue spektroskopische Methoden für den quantitativen Nachweis von funktionellen Gruppen auf der Oberfläche von Nanopartikeln Die Kombination von Nanopartikeln mit biologisch aktiven Mo- lekülen wie Antikörpern bietet vielversprechende Anwendungen für die Diagnose und Behandlung verschiedener Krankheiten. Um diese sogenannten biokonjugierten Nanopartikel präzise zu gestalten, ist es wichtig, vor der Biokonjugationsreaktion quan- titative Informationen über die Anzahl der funktionellen Grup- pen auf der Nanopartikeloberfläche zu erhalten. Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben zwei neue Spektroskopie-Methoden entwickelt, mit denen sich funktionelle Gruppen auf der Ober- fläche von Metalloxid-Nanopartikeln quantifizieren lassen. SNI Post: https://bit.ly/49Yf8Ha Originalpublikation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sstr.202500083 Elektronenmikroskopische Aufnahme von Nanopartikeln (Bild: Departement Chemie und Nano Imaging Lab, SNI, Universität Basel) Winzige Dinge mit Schall verändern Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben veröffentlicht, wie sie akustische Pinzetten – Geräte, die winzige Objekte mit Hilfe von Schallwellen ohne festen Kontakt manipulieren – auf effi- zientere und nachhaltigere Weise einsetzen können. Statt eines einzigen Chips verwendeten die Forschenden eine Kombination aus einem wiederverwendbaren Schallchip mit einem mikro- fluidischen Einwegchip. Dadurch konnten sie die Experimente kostengünstiger und mit einer geringeren Häufigkeit von Kon- taminationen zwischen den Experimenten durchführen. SNI Post: https://bit.ly/4k9xMAv Originalpublikation: https://ieeexplore.ieee.org/document/11045819 Mithilfe von Sound lassen sich biologische Zellen einfangen und untersu- chen. Unter dem Druck der Wellen verformen sie sich vorübergehend. (Bil- der: Massstabsbalken 10 μm, S. Jia, SNI und Paul Scherrer Institut) 28 SNI-Jahresbericht 2025
Dynamische Tore bewachen den Zellkern Eine internationale Studie unter Leitung der Universität Basel hat gezeigt, dass Kernporenkomplexe – winzige Durchgänge in der Zellkernmembran – nicht starr oder gelartig sind, wie bisher angenommen. Ihr Inneres ist dynamisch organisiert, bewegt und verändert sich ständig. Diese Resultate verändern unser Verständnis eines wichtigen Transportprozesses in Zellen und haben Auswirkungen auf Krankheiten und mögliche Therapien. Sie wurden unter anderem im Rahmen einer Doktorarbeit in der SNI-Doktorandenschule generiert und in der Wissenschafts- zeitschrift «Nature Cell Biology» veröffentlicht. Medienmitteilung: https://bit.ly/3NM8I6H Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41556 025 01812 9 In-situ-Modell der Transportbarriere des Kernpo- renkomplexes. Innerhalb der Pore sind hochdynamische Protein- fäden, sogenannte FG-Nups (grün), verankert. Un- ter lebenden Bedingungen interagieren Transport- faktoren (rosa), die Fracht transportieren, mit den FG Nups und bilden lose einen zentralen Pfropfen, der zur Organisation einer dynamischen Transport- barriere beiträgt. Der selektive Transport kann be- vorzugt durch die umgebende Region erfolgen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Fracht- moleküle nicht dargestellt und die FG-Nup-Dichte wurde reduziert. (Bild: E. Sahagún, Scixel) 29 SNIJahresbericht 2025
Kagome Netzwerk aus einzelnem Molekülbaustein: Selbstorganisation von Porphyrin Derivat führt zu komplexer Struktur Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben gezeigt, dass aus Ko- pien eines einzelnen Molekülbausteins spontan eine komplexe supramolekulare Struktur auf Oberflächen entstehen kann. In dem Wissenschaftsjournal «Communications Chemistry» be- schreiben die Forschenden, dass sich das untersuchte Porphy- rin-Derivat einzeln, in kurzen Ketten oder als komplexes Ka- gome-Netzwerk auf einer Silber-Oberfläche anordnet. In jeder dieser drei Rollen nimmt das Molekül eine andere Gestalt an. Die Ergebnisse sind ein Beispiel, wie und unter welchen Vor- aussetzungen selbstorganisierte Molekülstrukturen an Grenz- flächen komplexe Strukturen aus wenigen Komponenten bilden können. Auch in der Uratmosphäre könnten noch vor der Ent- stehung des Lebens derartig flexible Strukturen zur Entstehung und Entwicklung der Chemie der Lebensprozesse beigetragen haben. SNI Post: https://bit.ly/4rkp5FS Originalpublikation: https://doi.org/10.1038/s42004 025 01607 x llustration der drei verschiedenen Formen der Porphyrin-Derivate. Bei der Selbstorganisation auf einer Silberober- fläche liegt das untersuchte Porphyrin-Derivat in drei verschiedenen Formen vor (dargestellt durch die drei Moleküle unten links). Wenn sich das komplexe Kagome-Netzwerk bildet, sind die in der Abbildung orange und gelb eingefärbten Konformationen involviert. Je nachdem wie sie aneinander binden, unterscheiden sich die Was- serstoffbrückenbindungen (wie in der Vergrösse- rung zwischen zwei silberfarbenen Wasserstoff- Atomen sichtbar). Bei den isoliert vorliegenden Molekülen (pink) sind die Seitengruppen der Mo- leküle anders konfiguriert. (Bild: Departement Physik, Universität Basel und E. Sahagún, Scixel) 30 SNIJahresbericht 2025
Wenn Quantenlicht arbeitet Mitglieder des SNI-Netzwerks haben einen neuen theoretischen Ansatz zur Thermodynamik in Quantensystemen, die mit Licht interagieren, entwickelt. Dabei berücksichtigen die Forschen- den von der Universität Basel, dass das von solchen Systemen emittierte Licht nicht nur Abwärme, sondern auch nutzbare Energie enthalten kann. SNI Post: https://bit.ly/4bwR0ho Originalpublikation: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/zdbv rksc Wenn Laserlicht einen mit Atomen gefüllten Hohlraum durchläuft, kann ein Teil davon nützliche Arbeit leisten (zum Beispiel eine Quantenbatterie aufla- den, oben), der andere Teil dagegen wird zu «Wärme» (unten). (Bild: E. Sa- hagún, Scixel und Departement Physik, Universität Basel) Computermodelle zur Unterstützung erfolgreicher Molekülsynthese Mithilfe von Computersimulationen haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk eine besondere Gruppe grosser, symmetrischer käfigartiger Molekülstrukturen (über Methylenbrücken verbun- dene Calixarene) untersucht. Die Moleküle sind bisher nur the- oretisch bekannt und konnten noch nicht hergestellt werden. Im Rahmen einer SNI-Doktorarbeit haben die Forschenden nun mithilfe der Computersimulationen analysiert, welche der bis- her bekannten Strukturen sich realistisch synthetisieren lassen. In der Fachzeitschrift «Helvetica Chimica Acta» beschreiben sie eine Struktur namens Methansphärophan als besonders stabil und daher als aussichtsreichen Kandidaten für die erste erfolg- reiche Synthese innerhalb dieser Klasse. Sollte dies experimen- tell gelingen, würde dies den Zugang zu einer völlig neuen Fa- milie von Molekülen eröffnen. Originalpublikation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ hlca.202500177 Rechenmodell eines postulierten Methansphärophans. (K. Tiefenbacher, Departement Chemie, Universität Basel) 31 SNIJahresbericht 2025
Der komplexe Aufbau erlaubt die Kopplung von zwei Oszillatoren, um Quan- teninformation zu verarbeiten. (Bild: M. Weegen, ehemals SNI-Doktorand, Departement Chemie, Departement Physik und SNI, Universität Basel) Hybrid System zur Erforschung neuer physikalischer Effekte In einer aktuellen Studie basierend auf Arbeiten in der SNI- Doktorandenschule haben Forschende ein hybrides System ge- baut, das unterschiedliche physikalische Plattformen verbindet, die jeweils besondere Vorteile haben. Das System besteht aus zwei gekoppelten Oszillatoren: lasergekühlte Kalzium-Ionen (Ca + ) in einer kleinen Ionenfalle und ein geladener Silber-Gal- lium-Nanodraht (Ag 2 Ga). In einer Publikation in dem Wissen- schaftsjournal «Review of Scientific Instruments» erklären die Forschenden, wie sie das System entworfen und experimentell umgesetzt haben. Zudem zeigen sie, wie der Nanodraht die Ionenfalle beeinflusst und wie die Bewegung des Nanodrahts die Ionen gezielt in Resonanz versetzt. Solche Hybrid-Systeme eröffnen Möglichkeiten, klassische und Quanten-Dynamik zu untersuchen, extrem empfindliche Messungen durchzuführen und neue physikalische Effekte zu analysieren. Originalpublikation: https://bit.ly/49Wa0oc Foto eines Chips, mit dem die Untersuchungen durchgeführt wurden. Mithilfe dieses Chips haben die Forschenden des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel die Untersuchungen für stabilere und besser kontrollierbare Qubits durchgeführt. (Bild: A. Kononov, Departement Physik, Universität Basel) Gedrehtes Magnetfeld für stabilere Qubits Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine Methode vorge- stellt, mit der sie Quantenzustände sowohl leichter kontrollie- ren als auch länger stabil halten können. Sie erreichen dies, indem sie das Magnetfeld in einem halbleitenden Nanodraht, der einzelne als Quantenbit fungierende Elektronen enthält, drehen. Das Team veröffentlichte die Ergebnisse, welche die Ent- wicklung eines zuverlässigen, skalierbaren Quantencomputers vorantreiben könnten, in «Communications Physics». SNI Post: https://bit.ly/4q5vRyc Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s42005 025 02216 9 Smartes Gaspedal für Quanten Bits Forschende der Universität Basel haben ein Quanten-Bit gleich- zeitig schneller und robuster gemacht. Dies könnte in Zukunft bei der Entwicklung von Quantencomputern helfen. Mitteilung Universität Basel: https://bit.ly/4rpbEVq Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41467 025 62614 z Mithilfe elektrischer Felder treiben die Basler Forschenden Qubits aus Löchern in einem Nanodraht an. Dabei können sie das Gaspedal so einstellen, dass die Qubits schnell und gleichzeitig robust gegen äussere Einflüsse sind (gelb) und nicht durch den stärkeren Antrieb gestört werden (orange). (Bild: M. J. Carballido, Departement Physik, Universität Basel, CC BY-NC-ND 4.0) 32 SNI-Jahresbericht 2025
Ultrasensitive SQUID Nanosonden für hochauflösende Magnetfeldbilder Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben neuartige, extrem kleine und zugleich robuste Magnetfeldsonden entwickelt, die hochauflösende Bilder von nanoskaligen magnetischen Struk- turen ermöglichen. Die Sensoren basieren auf sogenannten Su- perconducting Quantum Interference Devices (SQUIDs) – sup- raleitende Bauelemente, die zu den empfindlichsten Magneto- metern zählen und selbst sehr schwache magnetische Felder präzise erfassen können. SNI Post: https://bit.ly/4r3UCw7 Originalpublikation: https://journals.aps.org/prapplied/ abstract/10.1103/6s24 vz3k Ein direkt an der Spitze eines Silizium-Cantilevers hergestellter SQUID ist in der Lage, bei niedrigen Temperaturen Magnetfeldbilder mit einer Auflö- sung von weniger als 100 Nanometern zu erzeu- gen. (Bild: Departement Physik, Universität Basel) 33 SNIJahresbericht 2025
Stabile Magnetwirbel mit Potenzial für Anwendungen Im Rahmen einer SNI-Doktorarbeit konnten Forschende zeigen, dass ein spezieller Seltene-Erden-Ferromagnet bei Raumtempe- ratur stabile Skyrmion-Blasen bilden kann – winzige Wirbel in der Magnetisierung, die auch ohne externes Magnetfeld beste- hen bleiben. Mit Röntgenmikroskopie und nanoskaliger Mag- netfeldmessung konnten die Forschenden die Stabilität dieser Blasen nachweisen und beobachten, dass sie sich unter verschie- denen Magnetfeldern verformen und wieder zurückbilden las- sen. Simulationen bestätigten das Verhalten und zeigten, dass – entgegen bisheriger Erwartungen – bestimmte komplexe magnetische Wechselwirkungen gar nicht nötig sind, um die Blasen zu erzeugen. Die in der Wissenschaftszeitschrift «Scien- tific Reports» veröffentlichten Ergebnisse unterstreichen die Robustheit der Skyrmionen und ihr Potenzial für zukünftige Anwendungen in der Spintronik. Originalpublikation: https://www.nature.com/articles/s41598 024 82114 2 Strained Ge QW 2 nm Germanium wird aufgrund verschiedener Faktoren als vielversprechender Halbleiter für Quantenanwendungen untersucht. Die Leistung der Bauele- mente kann durch die Veränderung der Dehnung von Heterostrukturen ver- bessert werden. Hier zeigen wir ein Schema eines Quantenbauelements (links) und ein atomar aufgelöstes Bild eines Rastertransmissionselektro- nenmikroskops (rechts), das einkristalline, hochwertige Schichten mit ato- mar scharfen Grenzflächen bestätigt. (Bild: A. Nigro, Departement Physik, Universität Basel) Durch Dehnung zu besserem Ladungstransport Eine gezielte Dehnung des Kristallgitters kann die funktionel- len Eigenschaften extrem dünner Germaniumschichten verbes- sern. In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift «Advanced Materials Interfaces» zeigen Forschende aus dem SNI-Netzwerk, wie sich die Dehnung in extrem dünnen Germaniumschichten verändert, wenn diese zwischen Silizium-Germanium-Schich- ten eingebettet sind. Durch Veränderung des Designs der Struk- tur – wie Schichtdicke und chemische Zusammensetzung – ge- lang es dem Team, die elektronischen Eigenschaften des Sys- tems zu beeinflussen. Mit Hilfe modernster Messtechniken und Computersimulationen konnten sie quantifizieren, wie stark die Schichten gezielt gedehnt oder gestaucht wurden. Diese Erkenntnisse bringen germaniumbasierte Quantenchips einen bedeutenden Schritt näher an die praktische Anwendung. Originalpublikation: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/ full/10.1002/admi.202500620 Derartige Skyrmion-Blasen verformen sich unter verschiedenen Magnetfel- dern und lassen sich zurückbilden. (Bild: S. Treves, Departement Physik und SNI, Universität Basel) 34 SNIJahresbericht 2025
Innovative Röntgenlinse Im Nano-Argovia-Projekt ACHROMATIX haben Forschende erst- mals eine achromatische Röntgenlinse aus einem einzigen Bau- teil entwickelt, die Röntgenstrahlen über einen breiten Ener- giebereich scharf fokussieren kann. Dazu hat das interdiszipli- näre Team zwei bisher getrennte Linsentypen direkt auf einem gemeinsamen Träger integriert, sodass eine aufwendige Aus- richtung entfällt. Die neue Linse erreicht eine sehr hohe Auflösung von etwa 200 Nanometern und funktioniert für einen weiten Energiebe- reich. Sie hat sich bereits in verschiedenen Röntgenmikrosko- pie- und Spektroskopie-Verfahren bewährt und besitzt grosses Potenzial für den breiten Einsatz in der Röntgenbildgebung. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse in den Wissenschafts- magazinen «Optics Express» und «Photonics Research» veröf- fentlicht. Originalpublikationen: https://opg.optica.org/oe/fulltext. cfm?uri=oe 33 12 26578 https://www.researching.cn/Articles/OJb3d672085c7e2a4e Winzige Magnetsensoren Innerhalb des Nano-Argovia-Projekts NanoHighSens haben For- schende der Hochschule für Life Sciences FHNW Magnetsenso- ren im Nanometerbereich entwickelt. Diese Sensoren können Magnetfelder schnell, genau und mit sehr wenig Energie mes- sen und sind dank ihrer einfachen Elektronik für eine spätere Massenproduktion geeignet. Die in dem Wissenschaftsjournal «IEEE Sensors Journal» veröffentlichten Experimente zeigen, dass die Sensoren zu den kleinsten ihrer Art gehören und künf- tig in Industrie und Biowissenschaften eingesetzt werden könn- ten – beispielsweise zum Nachweis magnetischer Partikel. Originalpublikation: https://doi.org/10.1109/jsen.2025.3537700 Im Nano-Argovia-Projekt NanoHighSens haben Forschende Magnetsenso- ren im Nanometerbereich entwickelt. (Bild: J. Pascal und H. Nicolas, FHNW) Strukturaufklärung von Membranproteinen mithilfe der Elektronenbeugung Ein interdisziplinäres Team aus dem SNI-Netzwerk hat im Rah- men des Nano-Argovia-Programms entscheidende Fortschritte in der Anwendung der Elektronenbeugung an 3D-Mikrokristal- len (3D ED/MicroED) erzielt. Die Ergebnisse wurden im «Biophy- sical Journal» veröffentlicht und zeigen insbesondere das Po- tenzial der Methode für die Strukturaufklärung von Membran- proteinen – einer Klasse von Proteinen, die für die Entwicklung von Medikamenten von zentraler Bedeutung sind, sich aber oft schwer analysieren lassen. Originalpublikation: https://doi.org/10.1016/j.bpj.2025.10.027 Die Elektronenbeugung birgt grosses Potenzial bei der Strukturaufklärung von Membranproteinen. (Bild: V. Panneels, Paul Scherrer Institut PSI) Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der monolithischen achromati- schen Röntgenlinse. (Bild: J. Vila-Comamala, Paul Scherrer Institut PSI) 35 SNIJahresbericht 2025
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Angewandte Forschung für ein besseres Leben Mit etwa zehn angewandten Nano Argovia Forschungsprojekten fördert das SNI jedes Jahr den Wissens und Technologietransfer zwischen Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen in der Nordwestschweiz. Die thematische Bandbreite reicht von verbesserten Abbildungsmethoden auf der Nanoskala über Bau elemente für die Quantenwissenschaften bis hin zu optimierten nanostrukturierten Oberflächen für Implantate. In allen Projekten arbeiten Mitglieder des SNI Netzwerks aus mindestens zwei akademischen Institutionen eng mit einem Industriepartner zusammen, um die Praxistauglichkeit der ange wandten Ansätze zu evaluieren. Das Foto zeigt wollknäuelartige Kalziumkarbonat Mikropartikel, die von der Studentin Alina Dokgöz durch Ausfällung aus Kalziumchlorid und Ammoniumkarbonat Lösungen synthetisiert wurden. An der Hochschule für Life Sciences der FHNW werden solche Kalziumkarbonat Mikro und Nanopartikel als potenzielle Kalziumlieferanten für Organoidkulturen untersucht – im Labor gezüchtete Mini Organe zur Krankheitsforschung und Medikamententestung – mit dem Ziel Kalzium über die gesamte Kultivierungszeit freizusetzen. (Bild: A. Dokgöz und S.Saxer, Hochschule für Life Sciences FHNW) Information über das Nano Argovia Programm ab Seite 38. 37 SNI-Jahresbericht 2025
Nano-Argovia-Programm: Vernetzung von Forschung und Industrie Die enge, forschungsorientierte Zusammenarbeit mit Unternehmen aus der Nordwestschweiz ist seit Gründung des Swiss Nanoscience Institute (SNI) ein zentraler Bestandteil seiner Strategie. Mit dem Nano- Argovia-Programm ermöglichen wir Wissenschaftler:innen, ihre ange- wandten Forschungsansätze bereits in frühen Entwicklungsphasen zu testen und zu validieren – direkt in Kooperation mit Firmen, die ein kon- kretes Interesse an den jeweiligen Anwendungen haben. Zudem bie- ten Nano-Argovia-Projekte Studierenden und Doktorierenden Einblicke in die Industrie und haben bereits mehrfach den Einstieg in beteiligte Unternehmen ermöglicht. Bislang hat das SNI über 100 Projekte mit rund 70 Unternehmen aus der Nordwestschweiz unterstützt – und damit den Weg für zahlreiche nanotechnologische Innovationen geebnet. Im Jahr 2025 erhielten zehn Nano-Argovia-Projekte finanzielle Förde- rung: fünf starteten im Jahr 2025, fünf werden bereits seit 2024 bear- beitet. Sechs der Industriepartner stammen aus dem Kanton Aargau, je zwei aus den Basler Halbkantonen und dem Kanton Solothurn. Als aka- demische Partner brachten Forschende der Fachhochschule Nordwest- schweiz in Muttenz und Windisch, des Paul Scherrer Instituts und der Universität Basel ihre Expertise in die Projekte ein. Nano Argovia Programm: www.nano argovia.swiss 38 SNI-Jahresbericht 2025
Abbaubare Implantate mit optimierten Eigenschaften Im Nano-Argovia-Projekt NanoPed entwickeln Forschende resor- bierbare metallische Implantate für die Neurochirurgie. Die neu- artigen Implantate sollen die Zahl der benötigten operativen Ein- griffe reduzieren und dadurch den Heilungsverlauf verbessern. Das Team um Dr. Romy Marek (FHNW) setzt dabei auf eine abbaubare Magnesium-Legierung, deren Festigkeit und Verform- barkeit durch nanoskalige Magnesium-Kalzium-Partikel gezielt angepasst werden kann. Da bei neurochirurgischen Eingriffen oft sehr filigrane Implantate eingesetzt werden, muss sicherge- stellt werden, dass sich diese langsam und kontrolliert im Kör- per auflösen und zuverlässige mechanische Eigenschaften auf- weisen. Zunächst entwickelte das interdisziplinäre Team drei Varianten der Legierung mit unterschiedlicher Festigkeit und Verformbarkeit und fertigte daraus Zylinder, Platten und Schrauben. Die verschiedenen Proben wurden zudem mit einer Schutzschicht versehen, die verhindern soll, dass sich die Im- plantate zu schnell im Körper abbauen. Testungen an Platten zeigten, dass die Anpassungen der Magnesium-Legierung erfolgreich zu den gewünschten mecha- nischen Eigenschaften geführt hatten, sodass sich diese wäh- rend der Operation problemlos an den Schädel anformen lassen. Die Forschenden konnten zudem die Effektivität der Schutz- schicht belegen. Beim Einlegen in eine physiologische Salzlö- sung verlangsamte die Beschichtung die Abbaugeschwindigkeit, was ihre Schutzwirkung bestätigt. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW // ANAXAM // Kairos Medical AG (Bettlach) // Kantonsspital Winterthur Projektbeschreibung: https://bit.ly/3NOOCZA Die Masterstudentin Anita Bitterli bereitet eine physiologische Salzlösung vor, in der sie testet, ob die Schutzschicht die Magnesium-Legierung vor zu schnellem Abbau schützt. «Neurochirurgische Eingriffe sind für die Patient:innen oft besonders belastend. Die Ver meidung von Zweitoperationen würde daher nicht nur das Ge sundheitssystem, sondern vor allem auch die betroffenen Patient:innen entlasten. NanoPed ist ein strategisch wichtiges Projekt für uns. Es treibt die Entwicklung der nächsten Generation von me tallischen resorbierbaren Im plantaten voran und stärkt un sere Position massgeblich, wenn es um sichere, anpass bare Behandlungen für Patient:innen geht.» Dr. Leopold Berger, Kairos Medical AG 39 SNIJahresbericht 2025
Wundverschluss ohne Naht und Klammer Im Nano-Argovia-Projekt Na-LTS entwickeln Forschende ein Ge- webepflaster, das im Mund eingesetzt werden kann, um einen schnellen Wundverschluss mittels Laser zu unterstützen und damit eine unkomplizierte Heilung zu gewährleisten. Das interdisziplinäre Team um Dr. Franziska Koch (Thommen Medical AG) fokussiert sich dabei auf die Produktion eines bio- logisch abbaubaren Polymerpflasters. Es wird mit einem Pro- tein-Klebstoff und winzigen, wärmeerzeugenden Gold-Nano- stäbchen ausgestattet und im Mund mithilfe eines Diodenlasers gezielt erwärmt. Durch die kontrollierte Erwärmung verbindet sich das Pflaster fest mit dem Gewebe, ohne dieses zu schädigen. Im ersten Projektjahr haben die Forschenden ein flexibles und gewebeverträgliches Polymermaterial entwickelt, das dank seiner porösen Struktur gut haftet. Zudem integrierten sie Gold- Nanostäbchen und einen bereits medizinisch zugelassenen Farbstoff – die zusammen nach der Laseranregung Wärme ab- geben. Erste Tests an Schweinegewebe zeigten, dass sich das Pflaster bei moderaten Temperaturen zuverlässig mit dem Ge- webe verbinden lässt. Die nächsten Schritte zielen darauf ab, das System auch in Hinsicht auf die Robustheit im Klinikalltag zu optimieren. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW // Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // Thommen Medical AG (Grenchen) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3ZlV3FU «Für ein KMU sind die nötigen Kompetenzen für ein Projekt wie Na LTS kaum allein abzu decken. Das Nano Argovia Pro gramm bringt relevante Expert:innen zusammen, schafft Synergien und ermög licht gemeinsames Lernen und Weiterentwickeln der Idee.» Dr. Franziska Koch, Thommen Medical AG In regelmässigen Abständen trifft sich das inter- disziplinäre Team des Nano-Argovia-Projekts Na-LTS, um die Fortschritte bei der Entwicklung eines biologisch abbaubaren Polymerpflasters zu diskutieren. 40 SNIJahresbericht 2025
Nanopartikel zum Nachweis von Wasserverschmutzung Im Nano-Argovia-Projekt SENAMAG entwickelt ein interdiszip- linäres Team ein kostengünstiges Sensorsystem zum langfris- tigen Nachweis von Wasserverschmutzung mithilfe magneti- scher Nanopartikel. Die Partikel werden dabei so gestaltet, dass sie gezielt an bestimmte Schadstoffe binden. Mithilfe von Ma- gneten werden sie dann konzentriert und ihre Konzentration über empfindliche Sensoren gemessen. Im ersten Projektjahr konzentrierte sich das Team um Prof. Dr. Joris Pascal (FHNW) auf den Nachweis von Glyphosat. Dafür setzen die Forschenden Nanopartikel ein, die mit für Glyphosat spezifischen Antikörpern funktionalisiert wurden – wobei die Spezifität im zweiten Jahr weiter optimiert werden muss. Zu- dem identifizierten die Forschenden eine besonders beschich- tete Glasoberfläche zur Lagerung der Partikel vor dem Einsatz. Sie entwickelten eine spezielle Stromquelle für die magnetische Manipulation der Partikel sowie vielversprechende Sensortech- nologien. Erste Tests zeigten bereits erfolgreich den Nachweis kleiner Nanopartikelmengen und belegen, dass das vorgeschla- gene Konzept technisch realisierbar ist und grosses Potenzial für eine neue, effiziente Form der Wasserqualitätsüberwachung bietet. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW // Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // Mems AG (Birmenstorf) Projektbeschreibung: https://bit.ly/4bDdXPV Makroskopische Darstellung des Messprinzips für Wasserverschmutzung auf Basis funktionalisierter magnetischer Nanopartikel. (Bild: J. Pascal, FHNW) «Die im SENAMAG Projekt vorgeschlagene neue Mess methode ist ein vielverspre chender Ansatz, da sie Miniaturisierung, niedrige Herstellungskosten und hohe Leistung miteinander verbindet.» Dr. Daniel Matter, Mems AG 41 SNIJahresbericht 2025
Rauscharme Verstärkung von Quantensignalen Im Nano-Argovia-Projekt QAmp entwickeln Forschende einen extrem rauscharmen Verstärker, der Quantensignale möglichst verlustfrei in klassische elektrische Signale umwandelt. Im Zentrum der Arbeit steht ein sogenannter Travelling Wave Parametric Amplifier (TWPA), der auf supraleitenden Josephson- Kontakten (Josephson Junctions, JJs) und planaren Kondensatoren basiert. Er soll zunächst dem Auslesen von spin- und supraleiten- den Qubits in Quantenprozessoren dienen, später aber auch An- wendung in der Quantensensorik und -bildgebung finden. Das Team um Prof. Dr. Andrea Hofmann und Prof. Dr. Chris- tian Schönenberger (beide Universität Basel) entwickelt den TWPA in einer vollständig planaren, zweidimensionalen Geo- metrie mit wenigen Fertigungsschritten. Als Substrat verwenden die Forschenden hochreines, nicht dotiertes Silizium mit einer supraleitenden Tantal-Metallschicht. Tests mit Resonatoren zei- gen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Entwürfen und hohe Qualitätsfaktoren als Zeichen geringer Verluste. Ergänzend etablierten die Wissenschaftler:innen einen zuverlässigen Pro- zess für supraleitende Brücken zur sauberen Erdung. Als nächs- ter Schritt werden sie Josephson-Kontakte weiter optimieren und zu einem vollständigen TWPA-Verstärker integrieren. Kooperation von: Universität Basel // Paul Scherrer Institut PSI // YQuantum (Villigen) Projektbeschreibung: https://bit.ly/4bJB0sm «Mit Unterstützung des Nano Argovia Projekts konnten wir gemeinsam mit unseren starken Partnern von der Universität Basel und dem PSI bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung eines neuartigen Quantenverstärkers erzielen. Das vielversprechende System ist auf dem besten Weg, ein zentrales Produkt in unserem Portfolio zu werden.» Dr. Christian Jünger, YQuantum Im Nano-Argovia-Projekt QAmp entwickeln die For- schenden einen extrem rauscharmen Verstärker, der Quantensignale möglichst verlustfrei in klassische elektrische Signale umwandelt. Hier kontrolliert Deepankar Sarmah von YQuantum eine Nanostruktur auf einem Wafer. 42 SNIJahresbericht 2025
Neue nanostrukturierte Linsen für die 3D Bildgebung Im Nano-Argovia-Projekt Nano Diffractive Optics entwickelt ein interdisziplinäres Team optische Elemente im Nanometermass- stab, die sich zur dreidimensionalen Bildgebung in einem op- tischen Kohärenztomographiesystem einsetzen lassen. Die For- schenden konzentrieren sich dabei auf das Design und die Her- stellung sogenannter Fraxicon-Linsen. Diese kegelförmigen Linsen mit winziger Spitze bestehen aus vielen dünnen, kon- zentrischen Ringen, die Laserlicht in einen schmalen Strahl ablenken (Bessel-Strahl), der über eine lange Entfernung gleichbleibt. Mithilfe der direkten Laser-Lithographie konnten die For- schenden um Prof. Dr. Bojan Resan (FHNW) im ersten Projekt- jahr Fraxicon-Linsen mit einem Durchmesser von zwei Milli- metern und einer extrem feinen Spitze herstellen. Erste Tests zeigten, dass die Linse einen sehr schmalen Bessel-Strahl mit einem Durchmesser von weniger als zwei Mikrometern erzeugt, der sich über mehrere Millimeter ausbreitete, ohne deutlich breiter zu werden. Weitere Arbeiten konzentrieren sich nun darauf, grössere Linsen herzustellen, um die Reichweite des Bessel-Strahls zu erhöhen. In den nächsten Monaten soll die Fraxicon-Linse dann in ein bestehendes optische Kohärenztomographie-System in- tegriert werden und zu einer besseren Bildauflösung und tiefe- rem Imaging führen. Kooperation von: Hochschule für Technik und Umwelt FHNW // Paul Scherrer Institut PSI // XRnanotech AG (Vil ligen) Projektbeschreibung: https://bit.ly/3O2QsWO «Das Nano Argovia Programm beschleunigt unsere F&E sowie Produktprototyping Aktivitäten deutlich und versetzt XRnanotech in die Lage, innovative Lösungen auf den Markt zu bringen und innerhalb des nächsten Jahres in neue Anwendungsbereiche zu expandieren.» Dr. Gérard Perren, XRnanotech AG Im Nano-Argovia-Projekt Nano Diffractive Optics fokussiert sich das interdisziplinäre Team auf die Herstellung von Fraxiconlinsen. Diese bestehen aus vielen dünnen, konzentrischen Ringen, die dank ihrer gezackten oder stufenförmigen Struk- turen, Laserlicht in einen schmalen Strahl ablen- ken, der über eine lange Entfernung gleichbleibt. (Bild: FHNW und XRnanotech) 43 SNIJahresbericht 2025
Mit Beschichtungen zu besseren Batterien Im Nano-Argovia-Projekt BatCoat untersuchen Forschende eine neue Generation von Batterien, sogenannte anodenlose Festkör- per-Lithiumbatterien. Diese speichern besonders viel Energie, sind günstiger herzustellen und sicherer als heutige Lithium- Ionen-Batterien – und könnten entscheidend zu einer effektiven, sicheren und nachhaltigen Elektromobilität beitragen. In dem neuen Batterietyp gibt es keine klassische Anode – stattdessen wird Lithium beim Laden direkt auf einen Kupfer- Stromsammler abgeschieden. Problematisch war bisher eine un- gleichmässige Verteilung des Lithiums, mechanische Spannungen und Schäden am festen Elektrolyten, wodurch es zu einem frühen Kapazitätsverlust der Batterie und zu Kurzschlüssen kam. Das Team um Dr. Mario El Kazzi (PSI) hat nun gezeigt, dass extrem dünne Beschichtungen auf dem Stromsammler einige dieser Probleme deutlich verringern können. Eine Silberschicht sorgt beispielsweise dafür, dass sich das Lithium gleichmässiger abscheidet, während eine zusätzliche Schutzschicht schädliche Reaktionen verhindert – was sehr viele Ladezyklen ermöglichte. Computersimulationen bestätigten, dass die Beschichtungen auch die mechanische Belastung im Inneren der Batterie redu- zieren und Rissbildung verhindern. Insgesamt zeigt das Bat- Coat-Projekt, dass gezielte Oberflächenbeschichtungen die Sta- bilität und Lebensdauer anodenloser Festkörperbatterien deut- lich verbessern. Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Hochschule für Technik und Umwelt der Fachhochschule Nordwest schweiz // Oerlikon Metco AG (Wohlen) Veröffentlichung: https://doi.org/10.1002/advs.202521791 Projektbeschreibung: https://bit.ly/4aJ6gWv «Das BatCoat Projekt zeigt, dass ultradünne Funktions beschichtungen die Leistung und Haltbarkeit anodenloser Festkörperbatterien deutlich verbessern können und einen skalierbaren Weg zu sichereren und zuverlässigeren Energie speichern der nächsten Genera tion bieten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen befindet sich Oerlikon nun in aktiven Ge sprächen mit führenden Geräte herstellern, um die Technologie für eine industrielle Einführung zu validieren.» Dr. Phani Kumar Yalamanchili, Oerlikon Metco AG Der Doktorand Robin Wullich untersucht mit ei- nem Röntgenphotoelektronenspektrometer die chemische Zusammensetzung an der Oberfläche der Elektroden. 44 SNIJahresbericht 2025
DasTeam vom Nano-Argovia-Projekte HiZfEM bereitet den neuen Hybrid-Pixeldetektor vor und setzt ihn dann für Testmessungen in das Elektro- nenmikroskop ein. Neuer Detektor mit höherer Auflösung Forschende im Nano-Argovia-Projekt HiZfEM haben einen neuen Hybrid-Pixeldetektor mit verbesserter Bildqualität für die Transmissions-Elektronenmikroskopie entwickelt. Hybrid-Pixeldetektoren (HPDs) werden in der Elektronen- mikroskopie immer häufiger eingesetzt, da sie sehr schnell sind, einen grossen Messbereich besitzen und unempfindlicher gegenüber Strahlenschäden sind im Vergleich zu anderen De- tektorsystemen. Ihre räumliche Auflösung ist jedoch begrenzt, da hochenergetische Elektronen in den dicken, jedoch ver- gleichsweise leichten Siliziumsensoren der Detektorschicht mehrfach gestreut werden. Das Team um Dr. Dominic Greiffenberg (PSI) konnte nun durch den Einsatz eines alternativen Sensormaterials mit hö- herer Elektronendichte die Bildschärfe deutlich steigern – wie Simulationen und experimentelle Studien gezeigt haben. Die Forschenden verwendeten für ihre Untersuchungen chrom- dotiertes Galliumarsenid (GaAs:Cr) als Sensormaterial. Dieses Material reduziert die freie Weglänge der Elektronen, sodass sich deren Signal weniger stark im Sensor ausbreitet und sich der Eintrittspunkt eines Elektrons präziser bestimmen lässt. Die Ergebnisse zeigen, dass GaAs:Cr-Sensoren eine Verschmie- rung des Bildes reduzieren und so eine deutlich bessere Bild- auflösung liefern als Silizium-Sensoren, insbesondere bei hohen Elektronenenergien. Durch einfache Interpolation lässt sich die Auflösung noch weiter steigern. Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Biozentrum, Universität Basel // DECTRIS AG (Baden) Projektbeschreibung: https://bit.ly/4adZ6ZA «Wir sind stolz darauf, unser hochmodernes GaAs:Cr Material im Zentrum des HiZfEM Projekts zu sehen, das den Bereich der Elektronenmik roskopie massgeblich voran treibt. Die Zusammenarbeit mit dem Paul Scherrer Institut und der Universität Basel beschleu nigt nicht nur den wissen schaftlichen Fortschritt, sondern stärkt auch unsere Führungsrolle und Expertise in der Hybrid Pixel detektor Technologie.» Dr. Sonia Fernandez, DECTRIS AG 45 SNI-Jahresbericht 2025
Nachhaltige Alternative für den PET Abbau Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts NANOdePET hat ein in- terdisziplinäres Team eine nachhaltige Methode entwickelt, um den enzymatischen Abbau des Kunststoffs PET (Polyethylente- rephthalat) zu ermöglichen. Die Forschenden um Prof. Dr. Patrick Shahgaldian (FHNW) haben dazu besonders robuste Enzyme entwickelt, indem sie PET-abbauende Enzyme in eine dünne, poröse Organosilica- Hülle eingebettet haben. Sie konnten auf diese Weise ausge- wählte Enzyme stabilisieren, den Kontakt mit dem Kunststoff verbessern und den mehrfachen Einsatz gewährleisten. In ihren Untersuchungen zeigten die Forschenden, dass die stabilisierten Enzyme PET deutlich effizienter abbauen als frei gelöste Varianten. Die selektierten Nanobiokatalysatoren konn- ten PET fast vollständig in seine Grundbausteine zerlegen – vor allem in Terephthalsäure (TPA), einem wichtigen Ausgangsstoff für die Herstellung neuer Kunststoffe. Zudem blieben die En- zyme über mehrere Abbauzyklen hinweg aktiv und funktio- nierten auch bei hohen Temperaturen, bei denen herkömmli- che Enzyme schnell ihre Aktivität verlieren. Insgesamt zeigt das Projekt, dass enzymatisches PET-Recycling mit langlebigen, wiederverwendbaren Nanobiokatalysatoren eine realistische und nachhaltigere Alternative zu heutigen Recyclingverfahren sein kann. Kooperation von: FHNW Hochschule für Life Sciences // FHNW Hochschule für Technik und Umwelt // INOFEA AG (Muttenz) Projektbeschreibung: https://bit.ly/4aEPWH9 «Die nahezu vollständige Rück führung von PET in seine grund legenden Bausteine mithilfe wiederverwendbarer Nanobio katalysatoren würde einen be deutenden Schritt hin zu einer echten, nachhaltigen Kreislauf wirtschaft für Kunststoffe dar stellen. Im Rahmen des Nano Argovia Projekts NANOdePET haben wir die Kerntechnologie von INOFEA zu einem robusten enzymatischen Ansatz für die PET Depolymerisation weiter entwickelt – ermöglicht durch die starken interdisziplinären Beiträge der Hochschule für Life Sciences FHNW und der Hoch schule für Technik und Umwelt FHNW.» Dr. Rita Correro, INOFEA AG Amir Nazemi, Patrick Shahgaldian und Rita Corre- ro diskutieren am Elektronenmikroskop über die stabilisierten PET-abbauenden Enzyme. 46 SNIJahresbericht 2025
Um die Immunantwort auf verschiedenen Ober- flächen zu untersuchen, haben die Forschenden Immunzelllinien auf Zirkonoxid-Disks mit unter- schiedlichen Nanostrukturen wachsen lassen. Das Fluoreszenzbild zeigt einen Makrophagen (Aktingerüst in grün, Zellkern in blau) auf einer dieser Oberflächen. (Bild: L. Krattiger, UZB, Uni- versität Basel) Vereinfachte Oberflächen Strukturierungsmethode für Keramikimplantate Im Nano-Argovia-Projekt ZIRYT haben Forschende untersucht, wie sich Zahnimplantate aus Zirkonoxid durch gezielte Nano- strukturierung der Oberfläche stabil, kosteneffizient und bio- logisch gut verträglich herstellen lassen. Zirkonoxid ist eine Keramik, die sich als ästhetische Alternative zu Titan anbietet. Die Materialoberfläche sollte dabei so gestaltet sein, dass sie Zell- und Knochenwachstum fördert, Entzündungen vermeidet und gleichzeitig hohen mechanischen, chemischen und ther- mischen Belastungen standhält. Das interdisziplinäre Team um Prof. Dr. Nadja Rohr (UZB) verfolgte einen neuen, kostengünstigen und sicheren Ansatz, um Implantatoberflächen so zu gestalten, dass alle Anforderun- gen erfüllt werden. Die Zirkonoxid-Oberflächen wurden zu- nächst sehr glatt poliert und anschliessend thermisch behan- delt, um gezielt Nano- bis Mikrometer-grosse Kristallstrukturen zu erzeugen. Dabei zeigte sich, dass mit steigendem Yttrium- oxid-Anteil im Material die Korngrösse auf der Oberfläche wuchs, während die mechanische Festigkeit leicht abnahm. Alle getesteten Materialien lieferten sehr gute biologische Eigen- schaften. Die erzielten Ergebnisse zeigen das Potenzial dieser vereinfachten Herstellungsmethode für langlebige, gut verträg- liche und kosteneffiziente Zahnimplantate aus Keramik. Kooperation von: Universitäres Zentrum für Zahnmedizin Basel UZB // Hochschule für Life Sciences FHNW // Institut Straumann AG (Basel) Publikation: https://bit.ly/4agXgaE Projektbeschreibung: https://bit.ly/40cNFfV «Die Ergebnisse des ZIRYT Projekts leisten einen wichtigen Beitrag zu unseren Bestrebun gen der kontinuierlichen Ver besserung unserer Produkte zum Wohle der Patienten.» Dr. Raphael Wagner, Institut Straumann AG 47 SNI-Jahresbericht 2025
Elektronenbeugung zur Strukturanalyse von Proteinen Im Nano-Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals haben Forschende das Ziel verfolgt, für Analysen mithilfe der Elektronenbeugung einen vollständigen Arbeitsablauf aufzubauen und die Elektro- nenbeugung gezielt einzusetzen, um die Rolle von Wasserstoff- atomen in Protein-Ligand-Wechselwirkungen zu untersuchen – sowohl bei löslichen Proteinen als auch bei Membranprotei- nen. Das Team um Dr. Valérie Panneels (PSI) hat dazu Messungen sowohl mit einem herkömmlichen Elektronenmikroskop wie auch mit einem speziell für die Elektronenbeugung entwickel- ten Elektronendiffraktometer durchgeführt. In den Untersu- chungen gelang es den Forschenden erstmals Proteinstrukturen aus Nanokristallen mit einer Auflösung von bis zu 2.1 Å zu be- stimmen. Das Team etablierte zudem ein auf fokussiertem Io- nenstrahl (FIB) basierendes Verfahren, um dickere Kristalle zu analysierbaren dünnen Lamellen zu schneiden – was zu ver- wertbaren Strukturdaten auch aus dickeren Kristallen führte. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass sich die Elektronen- beugung auch für die Strukturbestimmung von Proteinen zu- verlässig einsetzen lässt und sich dadurch zahlreiche zukünf- tige Anwendungen eröffnen. Kooperation von: Paul Scherrer Institut PSI // Biozentrum, Universität Basel // leadXpro AG (Villigen) // ELDICO Scientific AG (Allschwil) Publikation: https://doi.org/10.1016/j.bpj.2025.10.027 Projektbeschreibung: https://bit.ly/3WlKotw Die Forschenden im Nano-Argovia-Projekt ProtE- DinNanoxtals haben einen vollständigen Arbeits- ablauf etabliert, um mithilfe der Elektronenbeu- gung die Rolle von Wasserstoff bei Protein- Ligand-Wechselwirkungen gezielt zu untersuchen. 48 SNIJahresbericht 2025
«LeadXpro ist auf die memb ranproteinbasierte Wirkstoff forschung spezialisiert und integriert Kryo EM, konventio nelle/serielle/zeitaufgelöste Röntgenkristallographie und eine leistungsstarke biophysi kalische Plattform, um für unsere Forschungspartner neue Medikamente zu entwickeln. Die Elektronenbeugung ist eine neue ergänzende Technologie, die besonders für Kristalle in Nanogrösse und für die detail lierte Analyse von Wasserstoffa tomen wertvoll ist – was mit konventioneller Röntgenkristal lographie und Kryo EM nicht möglich ist.» Dr. Robert Cheng, leadXpro AG «ELDICO Scientific entwickelt spezielle Elektronendiffraktome ter und treibt die Entwicklung von Elektronenbeugungs methoden durch sein Anwen dungszentrum in Basel voran. Das Unternehmen kombiniert kommerzielle Instrumenten kompetenz mit kontinuierlicher Methodenentwicklung und ermöglicht so die Strukturbe stimmung verschiedener kristal liner Materialien. Durch diese Zusammenarbeit trägt ELDICO mit seinen Elektronenbeu gungskapazitäten dazu bei, den methodischen Anwendungs bereich auf anspruchsvolle Protein Targets auszuweiten.» Dr. Gunther Steinfeld, ELDICO Scientific AG Die Forschenden führten die Elektronen- beugungsmessungen mit dem Elektronendif- fraktometer ED-1 durch, das vom Projektpartner ELDICO Scientific speziell für solche Untersuchun- gen entwickelt wurde. (Bild: V. Panneels, Paul Scherrer Institut PSI) 49 SNIJahresbericht 2025
Zentral für Abbildung und Fertigung Für Forschende innerhalb und ausserhalb des SNI Netz werks sind die Teams des Nano Imaging Labs und des Nano Fabrication Labs wichtige Ansprechpartner. Die beiden Gruppen bilden zusammen das Nano Technology Center des SNI und sind zentrale Komponenten bei der Fokussierung des SNI auf Nanoimaging und Nanofabrikation. Bereits seit vielen Jahren ist das NI Lab an Projekten beteiligt, die sich mit nachhaltigem Weinbau unter veränderten Klimabedingungen beschäftigen. Hier hat das Team mithilfe rasterelektronen mikroskopischer Abbildung den Pilzbefall der Weinbeeren visualisiert. (Bild: E. Bieler, NI Lab, SNI, Universität Basel) 50 SNI-Jahresbericht 2025
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Das Swiss Nanoscience Institute (SNI) bündelt seine Expertise zuneh- mend in den Bereichen Nanoimaging und Nanofabrikation – zwei Schlüsseldisziplinen in den Material-, Quanten- und Umweltwissen- schaften sowie den Life Sciences. Im Mittelpunkt dieser Ausrichtung steht das von Prof. Dr. Ilaria Zardo geleitete Nano Technology Center, das 2022 als zentrale Plattform für Forschung und Dienstleistung ge- gründet wurde. Mit dem Nano Imaging Lab (NI Lab) unter Leitung von Dr. Marcus Wyss und dem Nano Fabrication Lab (NF Lab), geleitet von Dr. Gerard Gadea, bietet das Nano Technology Center sowohl internen Partnern aus dem SNI-Netzwerk als auch externen Kund:innen Zugang zu hoch- spezialisierter Infrastruktur und fachlicher Unterstützung. Um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, setzen die Teams auf kontinuierliche Anpassung und Modernisierung: Die Infra- struktur wird stetig erweitert, neue Methoden integriert und organisa- torische Abläufe optimiert. Dabei bleibt die Zusammenarbeit mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein zentrales Anliegen – sei es durch Dienstleistungen, Lehre, Outreach-Aktivitäten oder die enge Begleitung von Forschungsprojekten. Im Jahr 2025 hat das Nano Imaging Lab insgesamt 200 Aufträge von 140 Kunden:innen betreut. Dabei kamen diese zu etwa 85% aus dem SNI-Netzwerk, knapp 10% betrafen Kooperationen mit der Industrie (Bruker Nano Surface, Artidis AG, DeltaMem AG, SenTec AG, Solvias AG) und rund 5% Forschungsinstitutionen ausserhalb des SNI-Netz- werks. Im Jahr 2025 haben 76 verschiedene Nutzer:innen die Infrastruktur des Nano Fabrication Labs genutzt. Sie kamen aus dreizehn verschiedenen Arbeitsgruppen – zehn davon aus dem Departement Physik zwei aus dem Departement Chemie und eine Gruppe vom Biozentrum. Dane- ben arbeiteten Forschende von zwei Startups im NF Lab. Nano Technology Center: https://nanoscience.unibas.ch/de/services/ Nano Technology Center: Kompetenz, Kooperation und kontinuierliche Weiterentwicklung 52 SNI-Jahresbericht 2025
Nano Imaging Lab Analysen verbessern, Kontakte knüpfen, Wissen teilen Das Nano Imaging Lab (NI Lab) hat sich in den letzten Jahren zu einem Exzellenzzentrum für hochauflösende Bildgebung und Materialanalysen entwickelt. Mit modernster Ausstattung und einem engagierten, interdisziplinären Team trägt das NI Lab massgeblich zu Grundlagenforschung und angewandten Projek- ten in Physik, Chemie und den Life Sciences bei – und verbindet dabei Forschung, Lehre und den Dialog mit der Öffentlichkeit. Der Leiter des NI Labs, Dr. Marcus Wyss, setzt sich dafür ein, die Das Team vom Nano Imaging Lab bleibt nicht stehen, sondern ist bestrebt sein Angebot im- mer weiter auszubauen. Evi Bieler, Monica Schönenberger (von links nach rechts vorne), Susanne Erpel, Marcus Wyss und Alexander Vogel (von links nach rechts hinten) ergänzen sich dabei bestens. 53 SNIJahresbericht 2025
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts einer Membran, die als Wasserfilter fungiert. (Bild. S. Erpel, NI Lab, SNI, Universität Basel) nationale und internationale Sichtbarkeit des NI Labs weiter zu erhöhen. Ein zentrales Anliegen ist ihm dabei die Beteiligung an anspruchsvollen Forschungsvorhaben sowie die kontinuierliche Weiterbildung von Mitarbeitenden und Studierenden. Ein Bei- spiel für diese Bemühungen zeigt sich im neu konzipierten Block- kurs «Structural Biology and Biophysics» im Jahr 2025. Über sech- zig Biologie-Studierende erhielten hier nicht nur theoretische Einblicke in die Rasterelektronenmikroskopie, sondern konnten selbst Zellkerne und Kernporenkomplexe abbilden – ein prakti- scher Bezug, der das übergeordnete Thema des Kurses sichtbar machte. Beteiligung an Forschungsprojekten Die Mitarbeitenden des NI Labs nutzten das Jahr 2025 intensiv, um sich auf verschiedenen Konferenzen über die neuesten Ent- wicklungen in der Elektronen- und Rastersondenmikroskopie zu informieren. Durch aktive Beiträge in Form von Postern und Vorträgen gelang es ihnen, neue Kontakte zu knüpfen, die bereits zu vielversprechenden Forschungskooperationen führten. So nutzte das Team beispielsweise die Teilnahme an der Mi- croscopy Conference 2025 Dreiländertagung in Karlsruhe, um die Gruppe von Prof. Dr. Andrea Schäfer vom Institute for Ad- vanced Membrane Technology am KIT in Karlsruhe zu besuchen, mit der eine interessante Zusammenarbeit besteht. In dem Pro- jekt untersucht die NI Lab Mitarbeiterin Susanne Erpel Membra- nen von Nanowasserfiltern. Dabei sind es Analysen mittels Ener- giedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Schnitte durch die Membranen, die den Forschenden dabei helfen, leistungsfä- hige Wasserfilter für ganz unterschiedliche Anwendungen zu entwickeln. Eine weitere fruchtbare Kooperation entstand mit der Tech- nical University of Denmark (DTU) in Kopenhagen, nachdem Marcus Wyss bei einem Nanotechnologie-Seminar in Kopenha- gen die Vielfältigkeit der Projekte des NI Labs vorgestellt hatte. Bei dem Projekt in Zusammenarbeit mit Dr. Dennis Valbjørn Christensen und Dr. Mohamad Koshkalam (beide vom Depart- ment of Energy Conversion and Storage an der DTU) geht es darum, Batterien aus einer neuen Perspektive zu betrachten und Degenerationsmechanismen besser zu verstehen. Das NI Lab «Die hervorragende Zusammenarbeit mit dem Nano Imaging Lab und dem Startup Qnami war entschei dend für die Aufklärung von Degradationsmechanismen in Energiespeichern der nächsten Generation, indem funktionelle, strukturelle und chemische Bildgebung im Nanobereich miteinander in Zusammenhang gebracht wurden.» Dr. Dennis Valbjørn Christensen, DTU, Kopenhagen «Wir freuen uns über die engagierte Zusammenarbeit und hervorragende Wissen schaft, die das Nano Imaging Lab ermöglicht.» Prof. Dr. Andrea Schäfer, KIT, Karlsruhe 54 SNI-Jahresbericht 2025
steuert strukturelle und chemische Bildgebung des Kathoden- materials zu den Arbeiten bei. An dem Projekt ist auch das im Netzwerk des SNI entstandene Startup Qnami beteiligt. Bereits seit 2023 ist das NI Lab ein aktiver Partner im trinati- onalen Projekt WiVitis, das Strategien für die Züchtung klima- resistenter Rebsorten entwickelt. Den NI Lab-Beitrag liefert vor allem Evi Bieler mit wertvollen Daten zum Gesundheitszustand der Weinbeeren, die sie über Kryo-Elektronenmikroskopie erhält. Neu hat das Team die elektrochemische Impedanzspektroskopie entwickelt, um wichtige Informationen über die physikalische Barriere der Beerenhaut zu liefern. Aufgrund der vielverspre- chenden Ergebnisse werden die beteiligten Partner voraussicht- lich ein Nachfolgeprojekt beantragen, da WiVitis im April 2026 auslaufen wird und die gut funktionierende Zusammenarbeit fortgeführt werden soll. Zahlreiche im vergangenen Jahr von den Mitarbeitenden des NI Labs durchgeführte Untersuchungen fanden auch 2025 in Zu- sammenarbeit mit Forschungsgruppen aus dem SNI-Netzwerk statt. So war Dr. Alexander Vogel an einem Projekt mit der Gruppe von Prof. Dr. Ilaria Zardo vom Department Physik der Universität Basel beteiligt. Die Forschenden konnten zeigen und gemeinsam veröffentlichen, dass sich durch gezielte Dehnung des Kristall- gitters dünner Germaniumschichten deren elektronische Eigen- schaften steuern lassen – ein wichtiger Schritt hin zu praktischen Anwendungen germaniumbasierter Quantenchips. Erweitertes Angebot Um das Angebot an Dienstleistungen und die Chance auf neue Forschungskooperationen zu erhöhen, ist das NI Lab Team immer offen für neue Technologien – beispielsweise die Analyse von Nanostrukturen mithilfe der dreidimensionalen Elektronenbeu- gung. Das aus einem Nano-Argovia-Projekt hervorgegangene Startup ELDICO Scientific hat für derartige Analysen das Elekt- ronenbeugungsmessgerät ED-1 entwickelt und arbeitet seit seiner Gründung mit dem SNI zusammen. Im Jahr 2025 haben nun Marcus Wyss und Alexander Vogel bei ELDICO Scientific eine Einweisung in die Benutzung des ED-1 bekommen und sind nun in der Lage, Messungen für SNI-Mitglieder vorzunehmen. In einem ersten Pilotprojekt untersuchen sie die verschiedenen Marcus Wyss und Alexander Vogel vom NI Lab können nun auch Messungen mit dem Elektronenbeugungsmessgerät von ELDICO Scientific zur dreidimensionalen Strukturauf- klärung kleiner Kristalle für SNI-MItglieder an- bieten. (Bilder: NI Lab, SNI, Universität Basel) 55 SNI-Jahresbericht 2025
Ach sen des Wachstums von Nanodrähten aus dem Labor von Ilaria Zardo. Für SNI-Mitglieder, die neugierig auf die Möglich- keiten der Elektronenbeugung sind, fungiert das NI Lab auch als Anlaufstelle für Messungen am ED-1 von ELDICO Scientific – so wird der Zugang zu der modernen Technologie vereinfacht, die vor allem für die Strukturaufklärung kleiner Kristalle sehr viel- versprechend ist. Neu im Angebot des NI Labs sind jetzt auch Analysen mit einem neuen Rasterkraftmikroskop (DriveAFM, Nanosurf ), das aufgrund einer Anregung mittels zusätzlichem Laser schnelle und präzise Messungen von ganz unterschiedlichen Proben er- möglicht. Die für AFM verantwortliche NI Lab-Mitarbeiterin Dr. Monica Schönenberger hat das Gerät bereits in einer Kooperation mit dem Team von Prof. Dr. Ernst Meyer zur Untersuchung zwei- dimensionaler Materialien eingesetzt und freut sich auf weitere spannende Anwendungen. Engagement in der Öffentlichkeitsarbeit Die faszinierenden Bilder aus dem Nano- und Mikrokosmos, die im NI Lab entstehen, eignen sich hervorragend, um die Faszina- tion für winzige Strukturen einem breiten Publikum näherzu- bringen. 2025 engagierte sich das Team daher in einem Volks- hochschulkurs über die Elektronenmikroskopie, hielt einen Vortrag für das Kollegium der mechanisch-technischen Abteilung der Allgemeinen Gewerbeschule Basel (AGS), lud zum NI Lab User Event ein und führte zahlreiche Besuchergruppen durch seine Labore, um Einblicke in die Arbeit und Funktionsweise der Mi- kroskope zu geben und die Begeisterung für die Nanowissen- schaften zu wecken. Schichten aus Graphen – mit dem neuen Drive- AFM und einem Lichtmikroskop aufgenommen (Bilder: M. Schönenberger, NI Lab, SNI, Universi- tät Basel) 56 SNI-Jahresbericht 2025
Nano Fabrication Lab Sichere und saubere Bedingungen für Mikro und Nanofabrikation Das 2022 gegründete Nano Fabrication Lab (NF Lab) unter Leitung von Dr. Gerard Gadea bietet Forschenden von der Universität Basel und Firmen aus dem SNI-Netzwerk eine umfassende Infra- struktur für die Mikro- und Nanofabrikation – von der Struktu- rierung über die Materialabscheidung bis zur Prozesskontrolle. Die verfügbaren Anlagen ermöglichen lithografische Verfahren im Mikro- und Nanometerbereich, die Abscheidung dünner Schichten sowie nass- und trockenchemische Ätzprozesse. Er- gänzt wird das Angebot durch Einrichtungen zur Substrat- und Oberflächenvorbereitung sowie durch Methoden zur Charakte- risierung und Qualitätskontrolle der hergestellten Strukturen. Der umfangreiche Gerätepark sowie die beiden Reinräume des NF Labs werden vor allem von Studierenden im Masterstu- dium, Doktorierenden, Postdoktorierenden und einigen For- schenden von Firmen des SNI-Netzwerks genutzt. Das vierköpfige Team des NF Lab kümmert sich um die Ver- waltung der Instrumente und Infrastruktur, sodass geschulte Nutzer ihre Projekte selbstständig durchführen können. Zudem sorgt das NF Lab-Team dafür, dass alle Nutzer:innen ihre Arbeit sicher und effizient ausführen können – unabhängig von der Vielfalt der Projekte. Zu den Aufgaben gehören die Schulung an den verschiedenen Instrumenten, die Beschaffung, Installation, Wartung und Reparatur von Geräten sowie die Bereitstellung von Verbrauchsmaterialien und die Überwachung der Einhaltung von Sicherheits- und Reinheitsauflagen. Um die Bedingungen in den Reinräumen weiter zu verbessern, hat das Team 2025 neue Richtlinien für die Verwendung von Kleidung und Materialien eingeführt – damit die Arbeit für alle Beteiligten sicherer, effizi- enter und sauberer wird. Erweiterung des Geräteparks Dem Leiter des NF Labs Gerard Gadea ist es zudem ein Anliegen die Ausstattung kontinuierlich zu verbessern und den Anfor- «Im Nano Fabrication Lab stellen wir unsere nano skaligen Geräte her, mit denen wir Quanteneffekte bei Temperaturen nahe dem Nullpunkt messen.» Prof. Dr. Andrea Hofmann, Departement Physik, Universität Basel Xavier Wildermuth, Juri Herzog, Arnold Lü- cke und Gerard Gadea (von links nach rechts) ermöglichen durch Betreuung, Schulungen und technische Unterstützung den Zugang zu modernsten Fertigungstechnologien im Nano Fabrication Lab. «Wir verwenden die neue Elektronenstrahl Lithografie Maschine (EBPG) des NF Labs, um elektrische Gates innerhalb von 10 nm zu halb leitenden Nanodrähten her zustellen, um Quantenbits zu bilden, mit einer Präzision und Reproduzierbarkeit, die mit den älteren Maschinen nicht möglich war.» Dr. Andreas Baumgartner, Departement Physik, Universität Basel 57 SNIJahresbericht 2025
derungen der Forschungsgruppen, die im NF Lab ein- und aus- gehen, nachzukommen. So hat er im Jahr 2025 für den Reinraum ein zusätzliches kompaktes Plasma-Veraschungsgerät angeschafft. Mit diesem Gerät können Forschende Kohlenstoff-Verunreinigungen vor dem Aufdampfen von Schichten auf einer Probe entfernen. Der effektiven und vergleichsweise schonenden Entfernung von Verunreinigungen dient ebenfalls eine neue CO 2 -Schneestrahl- reinigungs-Pistole, die mit Hochdruck auch winzigste Partikel entfernt. Daneben hat das NF Lab einen neuen halbautomatischen Drahtbonder erworben. Dieser dient als Ersatzgerät, da zahlrei- che Gruppen auf einen funktionierenden Drahtbonder angewie- sen sind, um Mikrostrukturen mit makroskopischen Messkom- ponenten zu verbinden, die zur Erforschung der Eigenschaften von funktionalen Nanomaterialien verwendet werden. Als weitere Verbesserung hat das NF Lab seinen bestehenden Glühofen modernisiert und damit seine Leistungsfähigkeit wei- ter gesteigert. Die neue Anlage ist sicherer und ermöglicht das Erhitzen von Komponenten bei niedrigem und kontrolliertem Druck (Vakuumglühen), wodurch sich das Spektrum der Anwen- dungsmöglichkeiten erweitert hat. Eine weitere Neuanschaffung ist ein 3D-Mikroskop, das mit verschiedenen Lichtquellen, Objektiven und Neigungsachsen ausgestattet ist und eine hervorragende Bildgebung für die Qua- litätskontrolle von Proben mit komplexen, dreidimensionalen mikroskopischen Merkmalen gewährleistet. Zufriedene Nutzer:innen Die verschiedenen Arbeitsgruppen, die im NF Lab aktiv sind, schätzen den Service und die immer besser werdende Ausstat- tung, da sie auf diese Weise anspruchsvolle Fabrikationen vor Ort durchführen können. Neben der Bereitstellung der Infra- struktur bietet das NF Lab neu auch komplette Fabrikations- Dienstleistungspakete an. So entwickelte das Team im Auftrag des Nano Imaging Labs im Jahr 2025 besondere Teststrukturen, mit denen Abscheidungstechnologie mittels fokussiertem Ionen-/ Elektronenstrahl getestet werden können. Mikro und Nanofabrikation in der Lehre und für die Öffentlichkeit Studierende, die im Nano Fabrication Lab arbeiten, werden vom Team des NF Labs individuell in die Nutzung der verschiedenen Geräte eingewiesen und betreut. Für Masterstudierende der Na- nowissenschaften, Biologie und Physik hält Gerard Gadea zusam- men mit Marcus Wyss vom Nano Imaging Lab zudem eine Vor- lesung, in der die Studierenden einen Überblick über die ver- schiedenen Methoden bekommen. Auch einige Schülergruppen oder einzelne Praktikant:innen, die im Jahr 2025 das SNI besucht haben, bekamen im Rahmen einer Führung einen Einblick in die Arbeit in Reinräumen, die ganz besondere Reinheits- und Sicherheitsmassenahmen erfordert – für die das Team des NF Lab sorgt. Die neue CO 2 -Schneestrahlreinigungs-Pistole entfernt mit Hochdruck relativ schonend auch kleinste Partikel. Xavier Wildermuth untersucht die gefertigten Strukturen mit dem neuen 3D-Mikroskop. Gerard Gadea bedient den modernisierten Glühofen, der nun die Probenvor- bereitung unter kontrolliertem Druck ermöglicht. 58 SNI-Jahresbericht 2025
Die im NF Lab hergestellten Mikro- und Nanostrukturen sind nicht nur wun- derschön, sondern erlauben vor allem auch die Untersuchung von Quanten- phänomenen. (Bild: F . Volante, A. Hofmann Gruppe, Departement Physik, Uni- versität Basel) Im Nano Fabrication Lab produzieren Forschende winzige, filigrane Chips um Quanteneffekte bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu untersu- chen. (Bild: L. Ruggiero, A. Hofmann Gruppe, Departement Physik, Universität Basel) 59 SNI-Jahresbericht 2025
Netzwerke im Kleinen wie im Grossen Der Erfolg des SNI basiert auf einem dynamischen Netz werk, in dem Forschende verschiedener Disziplinen und Institutionen eng an grundlagenwissenschaftlichen und angewandten Forschungsfragen arbeiten. Netzwerke gibt es allerdings nicht nur in unserer Makrowelt. Auch auf Nanometerebene bilden sich netzwerkartige Strukturen – wie auf diesem Bild sichtbar, das Dr. Martin Heinrich für den Nano Image Award 2025 eingereicht hat. Der ehemalige SNI Doktorand hat dazu mithilfe eines Rastertunnelmikroskops abgebildet, wie sich die beiden Materialien Indiumtellurid und Mangantellurid auf ato marer Ebene anordnen, wenn sie aufeinandertreffen. Das Netzwerkmuster entsteht aufgrund der unterschiedli chen Gitterstrukturen der beiden Materialien. (Bild: M. Heinrich, PSI und SNI, Universität Basel) 60 SNI-Jahresbericht 2025
61 SNIJahresbericht 2025
Netzwerk: Grundlage für innovative Forschung und Ausbildung Das Swiss Nanoscience Institute lebt von seinem starken, interdiszip- linären Netzwerk. Mitglieder aus unterschiedlichen Disziplinen und In- stitutionen tragen dabei gemeinsam zur Exzellenz in Forschung und Ausbildung am SNI bei. Ihr Engagement, ihre Expertise und Bereit- schaft zur Zusammenarbeit bilden die Grundlage für innovative For- schungsprojekte im Bereich der Grundlagenforschung und Anwen- dung sowie für eine nachhaltige Nachwuchsförderung in den Nanowissenschaften. Die Mitgliedschaft im SNI-Netzwerk ist dabei bewusst dynamisch, da sie in den meisten Fällen auf der aktiven Beteiligung an Forschungs- projekten basiert. Jahr für Jahr kommen also neue Forschende hinzu, während andere das Netzwerk wieder verlassen. Der stetige Wech- sel bietet Chancen für neue Perspektiven und Ideen, erfordert aber auch regelmässige Veranstaltungen, die den interdisziplinären Dialog fördern, Raum für die Entwicklung gemeinsamer Projekte schaffen und über SNI-Dienstleistungsangebote informieren. So findet jährlich das Annual Meeting und der NanoTec Apéro statt, zu denen alle Mit- glieder des Netzwerks eingeladen sind. Zusätzlich organisiert das Nano Imaging Lab jedes Jahr einen User Event, bei dem neben dem Netzwerk auch externe Partner herzlich willkommen sind. Die verschiedenen Treffen schaffen Räume für persönliche Begegnun- gen, fördern den interdisziplinären Dialog, stärken das Gemein- schaftsgefühl und bieten dem Nano Technology Center eine Plattform sich dem Netzwerk vorzustellen – alles unverzichtbare Voraussetzung für erfolgreiche Zusammenarbeit und die kontinuierliche Weiterent- wicklung des SNI. 62 SNI-Jahresbericht 2025
Nano Community in der Nordwestschweiz Partner im Netzwerk Interdisziplinäre und interinstitutionelle Zusammenarbeit wird gross geschrieben im SNI-Netzwerk. Als Partnerinstitutio- nen gehören zum Netzwerk die Universität Basel mit dem Nano Technology Center, den Departementen Biomedizin, Bio- medical Engineering, Chemie, Physik, Pharmazeutische Wis- senschaften, Umweltwissenschaften sowie Biozentrum, die Hochschule für Life Sciences FHNW in Muttenz und die Hoch- schule für Technik und Umwelt FHNW in Windisch, das Paul Scherrer Institut PSI, das Departement Biosysteme der ETH Zü- rich in Basel, das Centre Suisse d’Electronique et de Microtech- nique (CSEM) in Allschwil sowie die Technologietransferzent- ren ANAXAM und Swiss PIC. Zum erweiterten Netzwerk zählen ausserdem das Hightech Zentrum Aargau (HTZ) in Brugg sowie Basel Area Business & Innovation, über die das SNI-Team ge- meinsam Wissens- und Technologietransfer fördert. Mit der Anstellung des neuen Outreach Managers Dr. Battist Utinger, der Mitte 2024 zum SNI-Management-Team stiess und als Industriekontakt fungiert, hat die Zusammenarbeit mit dem HTZ im Jahr 2025 neuen Schwung erhalten. Dabei sind verschiedene Projekte wie Machbarkeitsstudien und Fellow- ships für Doktorierende in der Industrie im Gespräch. Im Lau- fe des Jahres 2026 werden die jeweiligen rechtlichen Aspekte geklärt sein, sodass wir mit neuen Plattformen die Zusammen- arbeit und den Austausch mit Industrieunternehmen in der Nordwestschweiz weiter unterstützen können. Information und Netzwerken Veranstaltungen für bestimmte Zielgruppen Im Frühjahr fand mit dem User Event des Nano Imaging Labs der erste Networking Event innerhalb des SNI im Jahr 2025 statt. Das Programm zeigte die grosse Vielfalt der Fragestellungen, zu deren Bearbeitung das Nano Imaging Lab (NI Lab) mit Bildern und Analysen beiträgt. Rund 60 Teilnehmende erhielten Einbli- cke in verschiedene Aspekte der Vorbereitung und Analyse win- ziger Strukturen in diversen Anwendungsbereichen. Zudem stellten Forschende industrielle Perspektiven am Beispiel der Delta Mem AG und des Technologietransferzentrums ANAXAM vor – denn hochauflösende elektronenmikroskopische Analy- sen liefern auch für Fragen zu Haltbarkeit, Stabilität und Be- lastbarkeit wertvolle Grundlagen für die Produktoptimierung in Unternehmen. Bereits zum dritten Mal fand im September 2025 das SNI Annual Meeting in Meisterschwanden am Hallwilersee statt – mit zwei Tagen voller Wissenschaft, Networking, Kennenlernen und Ideenaustausch. Die über 80 Teilnehmenden konnten sich bei zahlreichen spannenden Vorträgen über aktuelle For- schungsergebnisse aus laufenden Nano-Argovia- und Doktorar- beits-Projekten informieren. Daneben gab es im Rahmen einer lebendigen Postersession und bei sozialen Aktivitäten zahlrei- che Gelegenheiten, aktuelle Entwicklungen in der Nanofor- schung zu diskutieren. Während beim Annual Meeting sowohl grundlagenwissen- schaftliche wie auch angewandte Themen vorgestellt und dis- Mehrfach im Jahr gibt es Anlässe, zu denen Mit- glieder des SNI-Netzwerks zusammenkommen um sich über die verschiedenen Forschungsan- sätze auszutauschen. Hier Bilder vom User Event des Nano Imaging Labs, vom Annual Meeting und vom NanoTec Apéro. 63 SNIJahresbericht 2025
kutiert werden, steht beim NanoTec Apéro das Nano- Argovia-Programm mit seinen angewandten For- schungsprojekten in Zusammenarbeit mit der Indus- trie im Fokus. Im Oktober 2025 fand dieser Anlass bei dem langjährigen Industriepartner Straumann Insti- tut AG in Basel statt. Die Teilnehmenden lernten viel über die Arbeit des Unternehmens sowie über aktu- elle Nano-Argovia-Projekte zu keramischen Zahn- implantaten, enzymbasiertem PET-Abbau und sich selbst abbauenden Implantaten. Eine Postersession bot zudem Gelegenheit zum Austausch über weitere Forschungsarbeiten. Zu einem lebendigen Netzwerk trägt auch die AlumniNano-Fachgruppe bei, die 2025 einen neuen Vorstand bekommen hat. Das fünfköpfige Vorstand- team hat bereits begonnen, das Netzwerk aus Ehe- maligen wieder mehr zu aktivieren. In enger Zusam- menarbeit mit dem SNI-Team intensivieren sie den Kontakt zwischen Alumni und Studierenden und schaffen Formate für den Austausch – was auch für das gesamte Netzwerk einen Mehrwert generiert. Studierende der Nanowissenschaften profitieren nicht nur über den Kontakt mit Alumni. Sie lernen bereits in den ersten Semestern verschiedene Fir- men und Forschungsinstitutionen aus dem erwei- terten SNI-Netzwerk kennen und bekommen damit einen Einblick in angewandte nanowissenschaftli- che und nanotechnologische Themen. Ein Highlight war 2025 beispielsweise der Besuch des Technologietransferzentrums ANAXAM, bei dem die Studierenden modernste Messtechnik hautnah Auch Studierende profitieren von dem interdisziplinären Netzwerk des SNI – zum Beispiel bei einer Exkursion zum Techno- logietransferzentrum ANAXAM. (Bild. N. Stebler, SNI, Universität Basel) «Mich hat besonders beeindruckt, wie gut das Studium mit der Arbeitswelt verbun den wird und wie deutlich man schon im zweiten Semester spüren kann, worum es in der Praxis geht.» Kasimir Heeb, Nanostudent, Universität Basel erleben konnten. Zudem bekamen sie direkte Ein- blicke in die Schnittstelle zwischen Forschung und industrieller Anwendung und profitierten von dem persönlichen Austausch mit dem technischen Leiter Matthias Wagner, der sich viel Zeit für Fragen nahm, auch zur eigenen Studien- und Berufslaufbahn. Weitere Informationen: NI Lab User Event: https://bit.ly/3LIt5AP NanoTec Apéro: https://bit.ly/49rTHzk Campus Stories über den ANAXAM Besuch: https://bit. ly/49HcDca 64 SNI-Jahresbericht 2025
Forschungsgelder für Nanoforschung Erfolgreiche SNI Mitglieder Auch 2025 waren Forschende des Swiss Nanoscience Institute erfolgreich bei der Einwerbung von Geldern aus nationalen und internationalen Förderprogrammen wie die des European Re- search Council (ERC) oder des Schweizerischen Nationalfonds (SNF). Von diesen Drittmittelprojekten profitiert auch die vom SNI unterstützte Forschung. In dem elektronischen Magazin «SNI INSight» berichten wir regelmässig über diese neu gestarteten Projekte. Damit hono- rieren wir nicht nur die erfolgreiche Zusprache von Drittmit- teln, sondern informieren die SNI-Mitglieder über aktuelle For- schungsprojekte auch ausserhalb der SNI-Förderung und unter- stützen damit den interdisziplinären Austausch. Artikel in SNI INSight Juni 2025: https://bit.ly/4c9dRQk Artikel in SNI INSight Dezember 2025: https://bit.ly/3LKkm13 Die Professoren Tomasz Smole ń ski, Tom Ward und Oliver Wenger haben im Jahr 2025 einen ERC Grant zugesprochen be- kommen. Neben diesen drei Forschenden haben auch zahlreiche andere SNI-Mitglie- der Gelder aus nationalen und internationa- len Förderprogrammen bewilligt bekom- men, über die wir in «SNI INSight» berichtet haben. (Bilder: SNI, Photo Vision Neuchâtel, SNI) 65 SNIJahresbericht 2025
Kommunikation und Outreach: Erfolgreiche Formate für verschiedene Zielgruppen Dem Outreach- und Kommunikationsteam des SNI ist es ein zentrales Anliegen, Nanowissenschaften sowie die vielfältigen Neuigkeiten des SNI für unterschiedliche Zielgruppen zugänglich zu machen und den Dialog zwischen Forschung und Gesellschaft aktiv zu fördern. Dazu in- formiert das Team Forschende innerhalb und ausserhalb des eigenen Netzwerks über aktuelle wissenschaftliche Entwicklungen und Aktivi- täten und teilt gleichzeitig mit Kindern, Jugendlichen und der breiten Öffentlichkeit die Begeisterung für Naturwissenschaften sowie die be- sonderen Aspekte der Nanowissenschaften. Um diese vielfältigen Zielgruppen zu erreichen, setzt das SNI auf eine breite Palette unterschiedlicher Formate. Dazu gehören unter anderem etablierte Wissenschaftsmessen, Schulbesuche sowie die Präsenz an Maturandenmessen in der ganzen Schweiz. Auch die Teilnahme an Märkten ermöglicht es dem SNI-Team, mit einer grossen Zahl von Menschen in direkten Kontakt zu treten und mithilfe kleiner Experi- mente auf attraktive und niederschwellige Weise einen Bezug zu Na- tur- und Nanowissenschaften herzustellen. Jedes Jahr kommt dabei ein ausgewogener Mix aus bewährten Veranstaltungen und neuen For- maten zum Einsatz, um ein möglichst breites Publikum anzusprechen. Ergänzend zur persönlichen Kommunikation spielen soziale Medien und die umfangreiche SNI-Webseite eine wichtige Rolle. Zu den be- reits seit einigen Jahren bestehenden Kanälen auf LinkedIn, YouTube, Instagram und Bluesky kamen im Jahr 2025 die neuen Kanäle «Nano. Neugier» auf Instagram, TikTok und YouTube hinzu. Dort veröffentlicht das SNI-Team regelmässig kurze Videos mit Experimenten und Bastel- ideen für Kinder, die zu vielfältigen Aktivitäten für zuhause anregen. Insgesamt folgten den SNI-Kanälen im Jahr 2025 mehr als 8’500 Men- schen und Organisationen. Durch diesen vielfältigen Ansatz gelingt es dem SNI, wissenschaftliche Inhalte verständlich und unterhaltsam zu vermitteln und so das Be- wusstsein für die Relevanz der Nanowissenschaften in Forschung und Alltag nachhaltig zu stärken. 66 SNI-Jahresbericht 2025
Kerstin Beyer-Hans führte beim Workshop im Cartoonmuseum Schüler:innen in die Welt der Nanowissenschaften ein. Lokal und international Breite Basis von Aktivitäten Um Kinder, Jugendliche und die breite Öffentlichkeit für die vielfältigen Aspekte der Nanowissenschaften zu begeistern und potenzielle Studierende anzusprechen, hat das Outreach-Team des SNI eine breite Palette an Experimenten entwickelt. Das SNI-Team bietet diese Aktivitäten überwiegend in der Nordwest- schweiz an und passt sie gezielt an Anlass, Altersgruppe und thematischen Schwerpunkt an. Das flexible Angebot hat sich in den letzten Jahren bei Schulen und Organisationen etabliert, was zu einer stetig wachsenden Zahl von Anfragen geführt hat. Im Jahr 2025 kamen zahlreiche Schüler:innen aus den bei- den Basler Halbkantonen und dem Kanton Aargau über SNI- Aktivitäten erstmals mit Nanowissenschaften in Kontakt. Dazu gehörten unter anderem Workshops im Rahmen der Let’s Sci- ence-Initiative der IBSA Foundation im Cartoonmuseum Basel sowie Experimentier-Parcours, in denen Schulklassen verschie- dene Aspekte der Nanowelt entdecken konnten. Ein besonderes Highlight war erneut «MINT unterwegs»: Bei diesem Experimen- tier- und Bastelangebot im Zug in Zusammenarbeit mit der Schweizer Südostbahn nahm 2025 auch ein SRF-Team teil und berichtete in «Schweiz aktuell» über dieses ungewöhnliche MINT-Förderformat des SNI. Zum ersten Mal hat sich das SNI-Team engagiert beim Gur- ten Frühlingsfest, beim Ferienpass Basel, beim Open Day des Phaenovums Lörrach, in einer Zusammenarbeit mit der VHS Bremgarten, bei «Aarau wird zum Bauernhof» und bei «Advent i de Altstadt» in Aarau. Diese Marktauftritte ergänzten den be- währten Stand am Rüeblimärt und ermöglichten zahlreiche Gespräche mit einem breiten Publikum. Auch hier zogen vor allem niederschwellige Experimente und Bastelangebote viele Besucher:innen an. Ergänzend dazu bündelte das SNI-Team 2025 viele dieser Experimente auf drei neuen Social Media-Ka- nälen unter dem Namen «Nano.Neugier». Auf Instagram, TikTok und YouTube veröffentlichte Dr. Kerstin Beyer-Hans wöchent- lich neue Ideen für kreative Aktivitäten und trug so zur weite- ren Sichtbarkeit des SNI bei. Potenzielle Studierende erreicht das SNI vor allem auf Ma- turandenmessen, an denen das Team der Studienkoordination regelmässig teilnimmt, über Anzeigen und die Schnupper School der Universität Basel. Zudem besuchten zahlreiche Stu- dierende der Nanowissenschaften ihre ehemaligen Schulen und berichteten dort über ihre ganz persönliche Erfahrung in dem anspruchsvollen Studiengang. Bei der Kommunikation wissenschaftlicher Ergebnisse ver- folgt das SNI einen breiten Ansatz und richtet sich an ein in- ternationales Publikum. Über soziale Medien veröffentlicht das SNI regelmässig kurze Beiträge zur exzellenten vom SNI unter- stützten Forschung und erreicht damit ein wachsendes wissen- schaftliches Publikum. Zusätzlich informiert das zweimal im Jahr erscheinende elektronische Magazin «SNI INSight» gezielt das Netzwerk des SNI. Weitere Informationen: SNI Webseite: www.nanoscience.ch LinkedIn: https://bit.ly/3rbYP4s YouTube Kanäle: https://bit.ly/4q9V1Mh + https://bit.ly/3NPKXdN SNI INSight: https://bit.ly/4aEtInm Beim Zukunftstag erklärte Battist Utinger den interessierten Teilnehmerin- nen, wie durch Strukturen Farben entstehen. An verschiedenen Stationen lernen Schüler:innen bei Besuchen am SNI ver- schiedene Aspekte der Nanowissenschaften kennen. SRF berichtete über „MINT unterwegs“ im Zug der Südostbahn. Kerstin Beyer-Hans 67 SNI-Jahresbericht 2025
Finanzbericht Die Universität Basel und der Kanton Aargau haben 2006 gemein- sam das Swiss Nanoscience Institute (SNI) gegründet. 20 Jahre später ist das SNI als führendes Kompetenzzentrum für Nanowis- senschaften und Nanotechnologie in der Nordwestschweiz fest verankert. Es verbindet Spitzenforschung, Wissens- und Techno- logietransfer und Dienstleistungen sowie die Förderung des wis- senschaftlichen Nachwuchses. Der Fokus des SNI liegt dabei auf den Kernbereichen Nano- imaging und Nanofabrikation – von der Grundlagenforschung über angewandte Projekte bis hin zu den Serviceeinheiten des Nano Technology Centers (Nano Imaging Lab und Nano Fabrica- tion Lab) und dem Ausbildungsprogramm. Entscheidend für den Erfolg des SNI ist das interdisziplinäre Netzwerk mit Forschenden von den führenden akademischen Institutionen der Nordwestschweiz. Gemeinsam arbeiten die SNI-Mitglieder daran, Nanowissenschaften und Nanotechnolo- gie zum Wohle der Gesellschaft einzusetzen. Unerlässlich dabei ist die stetige Anpassung an die steigenden technologischen Anforderungen. Grundlagenforschung bildet die Basis Die Grundlagenforschung, die den Ausgangspunkt für Innovation bildet, wird am SNI zu einem grossen Teil durch die Förderung der beiden Argovia-Professoren Dr. Roderick Lim und Dr. Martino Poggio getragen. Mit ihrer exzellenten wissenschaftlichen Arbeit leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur internationalen Sicht- barkeit und Anerkennung des SNI. Sie konnten durch Einbindung in nationale und internationale Forschungskooperationen zusätz- lich zu den SNI-Mitteln mehr als 1.5 Millionen Franken an Dritt- mitteln für ihre Forschung einwerben. Darüber hinaus unterstützt das SNI die Forschung der drei am Paul Scherrer Institut tätigen Titularprofessoren Dr. Thomas Jung, Dr. Michel Kenzelmann und Dr. Frithjof Nolting. Alle Professoren zusammen erhielten insgesamt rund 1.8 Millio- nen Franken aus dem SNI-Budget. Auch die Mehrheit der Doktorierenden der 2012 gegründeten SNI-Doktorandenschule widmet sich grundlagenwissenschaftli- chen Fragestellungen. Im Jahr 2025 umfasste die Doktoranden- schule 41 Doktorierende. Sie waren an verschiedenen Institutio- nen innerhalb des SNI-Netzwerks tätig, promovieren aber alle an der Philosophisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Univer- sität Basel. Die Gesamtausgaben für die Doktorandenschule, die Gehälter, Verbrauchsmaterialien sowie Veranstaltungen abdeckt, beliefen sich 2025 auf etwa 1.8 Millionen Franken. Zusammenarbeit mit der Industrie Das Nano-Argovia-Programm, das seit Gründung des SNI besteht, legt den Grundstein für den Wissens- und Technologietransfer zwischen Forschung und Industrie. Im Jahr 2025 unterstützte das SNI zehn Nano-Argovia-Projekte mit Fördermitteln in Höhe von mehr als 1.5 Millionen Franken. Die Projektpartner ergänzten diese Mittel durch zusätzliche Finanzierungen aus öffentlichen Forschungsförderprogrammen wie Innosuisse, dem Schweizerischen Nationalfonds und EU-Pro- grammen sowie durch Eigenmittel der beteiligten Forschungsin- stitutionen im Gesamtumfang von mehr als 1.2 Millionen Fran- ken. Darüber hinaus leisteten die beteiligten Industriepartner Sach- und in-kind-Beiträge in Höhe von rund 1.3 Millionen Fran- ken zur Umsetzung der Forschungsprojekte. Nano Technology Center als Service und Forschungseinheit Das 2022 gegründete Nano Technology Center – mit den beiden Serviceeinheiten Nano Imaging Lab und Nano Fabrication Lab – bietet Industrie und Wissenschaft eine moderne Infrastruktur sowie ein umfassendes Dienstleistungsportfolio in den Bereichen Aufwand 2025 in CHF Die Ausgaben 2025 gemäss Finanzbericht der Universität Basel vom 26. Februar 2026 sind in der nachfolgenden Tabelle nach Ausgabepositionen aufgeschlüsselt: Management Infrastruktur Wissens- und Techtransfer Outreach & PR Fördermassnahmen Nano Curriculum Nano Technology Center SNI PhD School Personal und Betriebsaufwand Overhead Infrastruktur Apparate Personal und Betriebsaufwand Nano-Argovia-Projekte Personal und Betriebsaufwand Professoren Univ. Basel PSI-Professoren Bachelor- und Masterprogramm Nano Imaging/Nano Fabrication Personal und Betriebsaufwand Univ. Basel 412’506 50’203 79’087 795’854 262’361 743’374 735’194 3’078’579 Kanton AG 445’584 650‘000 311’366 155’060 1’557’715 98’528 938’185 94’639 175’560 357’238 1’102’791 5’886’666 Total 858’090 650‘000 361’569 155’060 1’557’715 177’615 1’734’039 94’639 437’921 1’100’612 1’837’985 8’965’245 Total Aufwand 2025 in CHF 68 SNI-Jahresbericht 2025
Bildgebung, Analyse sowie Mikro- und Nanofabrikation. Im Einklang mit der strategischen Ausrichtung des SNI auf Nanoimaging und Nanofabrikation liegt der Fokus auf dem kon- tinuierlichen Ausbau und dem nachhaltigen Betrieb einer in- ternational konkurrenzfähigen Einheit. 2025 ermöglichte das SNI durch gezielte Investitionen aus vorhandenen Rücklagen sowohl die Modernisierung der technischen Ausstattung des Nano Technology Centers als auch die zeitnahe Umsetzung not- wendiger Reparatur- und Instandhaltungsmassnahmen. Das Gesamtbudget des Nano Technology Centers betrug im Jahr 2025 rund 1,1 Millionen Franken. Ausbilden und Informieren als weiterer Fokus Im Jahr 2025 waren 78 Studierende in dem Bachelor- und Master- studiengang Nanowissenschaften an der Universität Basel einge- schrieben – der 2025 vom SNI mit über 0,4 Millionen Franken unterstützt wurde. Der Bachelor-Studiengang vermittelt den Stu- dierenden zunächst eine breite naturwissenschaftliche Grundla- genausbildung, die anschliessend durch individuelle Vertiefungs- möglichkeiten ergänzt wird. Dieser Aufbau ermöglicht den Stu- dierenden nach ihrem Abschluss an den Schnittstellen verschie- dener wissenschaftlicher Disziplinen zu arbeiten. Neben der finanziellen Förderung des Studiengangs setzt sich das SNI aktiv für die Öffentlichkeitsarbeit ein. Ziel ist es, den Studiengang Nanowissenschaften bekannter zu machen sowie über die Aktivitäten des SNI und aktuelle Forschungsergebnisse zu informieren. Dazu nutzen die Mitarbeitenden des SNI verschie- dene Formate, darunter den direkten Austausch mit der Öffent- lichkeit und die Präsenz in sozialen Medien. Digitale Kanäle spie- len zudem eine zentrale Rolle in der internen Kommunikation des interdisziplinären Netzwerks. Ergänzend organisiert das SNI regelmässig Netzwerkveranstaltungen wie das Annual Meeting oder den NanoTec Apéro, die den fachlichen Austausch und die Vernetzung fördern. Die Ausgaben für Öffentlichkeitsarbeit und interne Veranstaltungen beliefen sich 2025 auf unter 0,2 Millio- nen Franken. Ausbau der Infrastruktur Aufgrund der angesparten Rücklagen des SNI, war es auch im Jahr 2025 möglich die Erneuerung von Infrastruktur mit über 0.35 Millionen Franken zu unterstützen. Dabei flossen die Gelder vor allem in den Ausbau des Nano Technology Centers. Um die tech- nische Ausstattung des Nano Imaging Labs und des Nano Fabri- cation Labs auf einem internationalen Niveau zu halten wird auch in den kommenden Jahren der Ausbau der beiden Serviceeinhei- ten erforderlich sein. Die im Jahresabschluss 2025 aufgeführten «gebundenen Pro- jektmittel» von rund 4.2 Millionen sind teilweise bereits verplant, da Bestellungen getätigt wurden, die erst 2026 geliefert und in Rechnung gestellt werden. So hat sich zum Beispiel durch ein langes Ausschreibungsverfahren die für 2025 geplante Anschaf- fung eines neuen FIB-SEM auf das Jahr 2026 verschoben. Zudem gibt es bei den Nano-Argovia-Projekten Mittel, die bis Ende 2025 noch nicht abgerufen wurden. Ein Teil der gebundenen Mittel dient zudem als Rückstellung für laufende Doktoratsprojekte. Dies ist erforderlich, um die Bezahlung von Doktorierenden ab- zusichern, die ihre Arbeiten im Laufe des Jahres beginnen und jeweils für einen Zeitraum von 48 Monaten angestellt werden. Vielen Dank für die Unterstützung Für die exzellente konstruktive Zusammenarbeit und Unterstüt- zung bei der Finanzberichterstattung danken wir der Direktion Finanzen der Universität Basel ganz herzlich. Ein besonderer Dank gilt zudem den Kantonen Aargau, Basel- Stadt und Basel-Landschaft. Ihr kontinuierliches Engagement er- möglicht es dem SNI, herausragende Nachwuchswissenschaft- ler:innen auszubilden, neue wissenschaftliche Erkenntnisse in den Nanowissenschaften zu gewinnen und Unternehmen aus der Nordwestschweiz bei innovativen Projekten für eine nachhaltige Zukunft zu begleiten. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Erfolgsrechnung der SNI-Mittel per 31. Dezember 2025: Erfolgsrechnung 2025 in CHF Zusprachen Kapitalertrag und sonstige Erträge Ertrag Aufwand Jahresüberschuss Stand gebundene Projektmittel SNI per 01.01.2025 Zuweisung (+)/Auflösung (–) gebundene Projektmittel Univ. Basel 2’847’470 18’648 2’866’118 3’078’579 (212’461) 1’665’383 (212’461) 1’452’922 Kanton AG 5 ‘247‘940 249’562 5’497’502 5’886’666 (389’164) 3’198’742 (389’163 ) 2’809’579 Total 8’095’410 268’210 8’363’620 8’965’245 (601’625) 4’864’125 (601’624 ) 4’262’501 Stand gebundene Projektmittel SNI per 31.12.2025 in CHF 69 SNI-Jahresbericht 2025
Organisation Argovia Ausschuss Regierungsrätin M. Bircher, Vorsteherin Departement Bildung, 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 Prof. Dr. C. Rüegg, Direktor Paul Scherrer Institut PSI SNI Exekutivkomitee Prof. Dr. M. Poggio, Direktor SNI (Doktorandenschule) Prof. Dr. P. Maletinsky, Vizedirektor (Nano-Argovia-Programm) Prof. Dr. T. Maier (Biozentrum, Forschungsdekan Phil.-Nat.) Prof. Dr. J. Huwyler (Curriculum Nanowissenschaften, Departement Pharmazeutische Wissenschaften) Prof. Dr. R. Y. H. Lim (Biozentrum) Prof. Dr. K. Moselund (Paul Scherrer Institut PSI), bis 30.9.2025 Prof. Dr. F. Nolting (Paul Scherrer Institut PSI), ab 1.10.2025 Prof. Dr. O. Tagit (Fachhochschule Nordwestschweiz) Prof. Dr. O. Wenger (Departement Chemie) C. Wirth, Geschäftsführerin SNI Prof. Dr. I. Zardo ( Nano Technology Center und Departement Physik) SNI Management Prof. Dr. M. Poggio, Direktor C. Wirth, Geschäftsführerin Dr. A. Baumgartner (Doktorandenschule) Dr. K. Beyer-Hans (Outreach, Kommunikation, Social Media) Dr. A. Car (Curriculum Nanowissenschaften) Dr. G. Gadea (Nano Fabrication Lab) S. Hüni (Outreach, Kommunikation) Dr. C. Möller (Kommunikation, Medienkontakt, Social Media) Dr. B. Utinger (Outreach, Kommunikation, Industriekontakte) Dr. M. Wyss (Nano Imaging Lab) Curriculum Nanowissenschaften Dr. A. Car (Studienkoordinatorin) S. Chambers (Administration) Nano Imaging Lab Dr. M. Wyss (Leitung, TEM, FIB-SEM) E. Bieler (SEM) S. Erpel (SEM, TEM) Dr. M. Schönenberger (AFM, LSM) Dr. A. Vogel (TEM, FIB-SEM) Nano Fabrication Lab Dr. G. Gadea (Leitung) J. Herzog A. Lücke X. Wildermuth Listen über Mitglieder und Projekte 2025 Principal Investigators und assoziierte Mitglieder https://bit.ly/4b6LXmZ Doktorierende https://bit.ly/4aKbaSP Projekte der SNI Doktorandenschule https://bit.ly/3MEzcXB Nano Argovia Projekte https://bit.ly/3OvTHWY Weitere Information Wenn Sie mehr über das Swiss Nanoscience Institute wissen möchten, besuchen Sie doch unsere Webseite (www.nanosci- ence.ch) oder folgen Sie uns auf LinkedIn, Bluesky, Instagram oder YouTube. Dort posten wir regelmässig Neuigkeiten aus dem Netzwerk. Wissenschaftliches Beiheft Die wissenschaftlichen Berichte aller Nano-Argovia-Projekte und Projekte der SNI-Doktorandenschule aus dem Jahr 2025 finden Sie auch auf unserer Webseite oder scannen Sie einfach den QR-Code. https://bit.ly/3N5YePz 70 SNI-Jahresbericht 2025
Impressum : Gestaltungskonzept: STUDIO NEO Text und Layout: C. Möller und M. Poggio mit Unterstützung von PIs, Doktorierenden und Chat GPT Korrektorat: C. Wirth Bilder: C. Möller und angegebene Quellen © Swiss Nanoscience Institute, März 2026 Titelbild: Proteinschaum Die offenporige Struktur besteht aus natürlichem Albumin und bildet ein stabiles, biokompatibles Proteinnetzwerk. Ihre hochgradig vernetzte Po- renstruktur bietet eine optimale Mikroumgebung für die Zelladhäsion und Gewebeintegration, was sie zu einem vielversprechenden Gerüst für die Knochen- und Knorpelregeneration macht. (S. Zaugg, Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW und Universität Basel)
Universität Basel Petersplatz 1 Postfach 2148 4001 Basel Schweiz www.unibas.ch Swiss Nanoscience Institute Universität Basel Klingelbergstrasse 82 4056 Basel Schweiz www.nanoscience.ch Educating Talents since 1460. Wissenschaftliches Beiheft
