SNI Insight - 2025 Juni
Diese neue Ausgabe von SNI INSight liefert wieder spannende Einblicke in die Forschung und Aktivitäten des Swiss Nanoscience Institutes,
Angewandt Neue Projekte im Nano-Argovia- Programm Angekommen YQuantum im Park Innovaare Aufgeklärt Mit Elektronenbeugung zur chemischen Struktur Ausgezeichnet Katja Ammann erhält Preis für beste Masterarbeit SNI INSight Juni 2025 Einblicke in Forschung und Aktivitäten am Swiss Nanoscience Institute
3 Editorial 4 Herstellung eines Proteins für die Autoimmundiagnostik Katja Ammann gewinnt den Preis für die beste Masterarbeit 6 Nano-Argovia-Programm – Neue Linsen für die 3D-Bildgebung – Rauscharmer Verstärker für Quantensignale – Wundverschluss ohne Naht und Klammer – Abbaubare Implantate mit optimierten mechanischen Eigenschaften – Wasserverschmutzung auf der Spur 18 Gastbeitrag von Selina Eng Selbstheilendes Hydrogel Masterarbeit in Maastricht 20 3D-Struktur dank Elektronenbeu- gung Kooperation mit ELDICO Scientific ermöglicht Strukturaufklärung win- ziger Kristalle 22 YQuantum – Why Quantum? Ein neuer Partner im Netzwerk 25 Auszeichnungen 26 Fördermittel für SNI-Mitglieder 28 Neuigkeiten aus dem SNI-Netzwerk www.nanoscience.ch Follow us on: SNI INSight Zweimal im Jahr informieren wir über Aktivitäten und Resul- tate aus Forschung, Ausbildung, Technologie- und Wissenstrans- fer, Nano Technology Center und Öffentlichkeitsarbeit des Swiss Nanoscience Institutes. Alle vorhergehenden Ausgaben finden Sie auf unserer Webseite unter SNI INSight. 2 SNI INSight Juni 2025
Liebe Kolleginnen und Kollegen, liebe Nano-Interessierte Pünktlich zum Sommeranfang erscheint das SNI INSight in einem etwas leichteren Design. Inhaltlich bleibt es dabei: Wir be- richten über spannende Entwicklungen und Neuigkeiten aus dem Netzwerk des Swiss Nanoscience Institute (SNI). Als erstes Highlight stellen wir Katja Ammann vor, die Preisträgerin der besten Masterarbeit in Nanowissenschaften des vergangenen Jahres. Für ihre exzellente Arbeit forschte sie bei BÜHLMANN Labo- ratories, betreut wurde sie von Daniel Ricklin vom Department für Pharmazeu- tische Wissenschaften. Noch näher an der praktischen An- wendung als diese Masterarbeit sind die fünf neuen Nano-Argovia-Projekte, die das SNI seit Anfang des Jahres unter- stützt. Kurz und knapp stellen wir diese Projekte vor, bei denen Forschende aus unserem Netzwerk gemeinsam mit In- dustriepartnern an konkreten Lösungen arbeiten – und zeigen, welchen Mehrwert diese Kooperationen für die beteiligten Unternehmen haben. Den Schritt in die Anwendung wagen auch Start-ups, die aus dem SNI-Netzwerk hervorgegangen sind. Bereits etabliert ist ELDICO Scientific, das mit seinem Elekt- ronendiffraktometer Forschende bei der Strukturaufklärung chemischer Verbin- dungen unterstützt – etwa die Arbeits- gruppe von Christof Sparr vom Depart- ment Chemie der Universität Basel, wie wir in einem Beitrag zeigen. Noch ganz am Anfang steht das Unternehmen YQuantum, an dem Christian Schönen- berger direkt beteiligt ist. Wir haben mit dem Geschäftsführer Christian Jünger gesprochen – vielen von euch sicher noch bekannt aus seiner Zeit am Departement Physik in Basel – um mehr über das neue Startup zu erfahren. Am Ende dieser Ausgabe geben wir eine kurze Übersicht über neue For- schungsprojekte, die SNI-Mitglieder in den letzten Monaten begonnen haben. Zudem fassen wir wie gewohnt die wich- tigsten Neuigkeiten der letzten Monate zusammen und bieten euch einen Über- blick über Veranstaltungen und wissen- schaftliche Ergebnisse aus unserem Netz- werk. Ich wünsche euch eine inspirierende Lektüre, danke euch für das anhaltende Interesse an der faszinierenden Welt der Nanowissenschaften und wünsche einen schönen Sommer! Mit besten Grüssen Prof. Dr. Martino Poggio, SNI-Direktor Prof. Dr. Martino Poggio, SNI-Direktor 3 SNI INSight Juni 2025
Begeisterung für angewandte Forschung Wie viele andere Nano-Studierende ist Katja Ammann zum Nanowissenschafts- Studium gekommen, da sie sich nicht zwischen Chemie, Biologie und Physik entscheiden konnte und alles studieren wollte. Im Rahmen von Blockkursen und bei ihren beiden Projektarbeiten hat sie sich dann vor allem für die angewandte Pharmaforschung begeistert. Für ihre Masterarbeit wollte die junge Thurgau- erin nun auch Erfahrung in der Industrie sammeln. Zum einen da es ihr wichtig ist, einen positiven Impuls für die Gesell- schaft zu geben, zum anderen um nach dem Studium bessere Chancen auf dem Arbeitsmarkt zu haben. «Dank unserer Studienkoordinatorin Dr. Anja Car bin ich zu BÜHLMANN Labo- ratories AG gekommen», erzählt Katja Ammann. «Anja hatte Kontakt zu Dr. Mi- chael Gerspach, der vor einigen Jahren auch Nanowissenschaften studiert hat, heute die Gruppe Specialty Products De- velopment bei BÜHLMANN Laboratories AG leitet und bei uns in Basel regelmässig eine Vorlesung über angewandte Nano- technologie in der Industrie hält. Er hat sich dafür eingesetzt, dass ich meine Mas- Herstellung eines Proteins für die Autoimmundiagnostik Katja Ammann gewinnt den Preis für die beste Masterarbeit Angewandte Forschung betreiben und Erfahrung in der Industrie sammeln – das waren Ziele von Katja Ammann für ihre Masterarbeit in Nanowissenschaften. Mit ihrer Arbeit bei BÜHLMANN Laborato- ries AG hat sie das erreicht. Zudem erhält sie 2025 den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität Basel. Katja Ammann hat für ihre ausgezeichnete Masterarbeit bei BÜHLMANN Laboratories AG gearbeitet. terarbeit bei BÜHLMANN Laboratories AG machen konnte. Aus einer Auswahl von Projekten habe ich mich für ein Projekt entschieden, in dem ich an einem Protein forschen konnte, das eine Rolle bei einer Autoimmunerkrankung spielt.» Nachhaltige Herstellung des Proteins Bei dieser Autoimmunerkrankung richtet sich die Immunreaktion des Körpers di- rekt gegen das Protein. Es gibt bereits ei- nen sogenannten ELISA-Test, mit dem sich in medizinischen Laboren die Au- toimmunkrankheit nachweisen lässt. Bei dem Test wird das Protein in einer Mikro- titerplatte fixiert und Patientenserum dazugegeben. Enthält das Serum Antikör- per gegen das Protein, binden diese an das fixierte Protein und können so nach- gewiesen werden. Das dafür benötigte Protein wird bisher aus menschlichem Gewebe isoliert. «Es wäre aber nachhalti- ger, wenn wir das Protein mithilfe der sogenannten rekombinanten Proteinex- pression durch Bakterien- oder Zellkultu- ren herstellen könnten», beschreibt Katja. «Und genau das war das Ziel meiner Arbeit.» Katja hat zunächst die genetische Vor- lage des Proteins auf DNA-Ebene so bear- 4 SNI INSight Juni 2025
beitet und manipuliert, dass es als Bau- anleitung für das Protein in Säugetierzel- len eingeschleust werden kann. Die so modifizierten Zellkulturen sind dann in der Lage das Protein unter standardisier- ten Bedingungen im Labor zu produzie- ren. Aus dem Überstand der Kulturen konnte Katja das biotechnologisch herge- stellte Protein isolieren und in mehreren Schritten aufreinigen, da die Reinheit für den spezifischen Test äusserst wichtig ist. Was sich einfach anhört, ist ein kom- plexer Prozess mit vielen Zwischenschrit- ten, bei denen unterschiedliche Faktoren eine Rolle spielen und es zu Problemen kommen kann. Katja ist es gelungen, das Protein in Zellkulturen zu produzieren und aufzureinigen – allerdings fehlten einige an das Protein gebundene Zucker- strukturen, die für den diagnostischen Nachweis unerlässlich sind. Trotz weiter- führender Experimente konnte Katja Am- mann dieses Problem nicht vollständig lösen. Wertvolle Screening-Methode «Allerdings ist aus Katjas Masterarbeit ein äusserst wertvolles «Nebenprodukt» her- vorgegangen, das wir nach wie vor regel- mässig einsetzen», bemerkt Dr. Christina Bauer, die Katja betreut hat. «Sie hat näm- lich eine Screening-Methode entwickelt, mit der wir schnell und einfach testen können, ob biotechnologisch hergestellte Proteine für den diagnostischen Nach- weis geeignet sind.» Bei diesem Test können Forschende ihre Proteine in kleinem Massstab von Zellen herstellen lassen, die Zellen auf- schliessen, mithilfe von Gel-Elektropho- rese trennen und dann direkt mit Patien- tenseren inkubieren, um deren Bindung an das Protein zu untersuchen. «Dieses schnelle Screening, das auf der Western Blot-Methode beruht, erspart uns eine Menge Arbeit, da wir keine grösseren Mengen des Proteins zum Nachweis be- nötigen und es auch nicht aufgereinigt werden muss», erklärt Christina Bauer. Richtige Wahl Für Katja Ammann war es eine sehr gute Wahl, die Masterarbeit in der Industrie anzustreben: «Ich bin sowohl vom Team bei BÜHLMANN Laboratories AG wie auch von Professor Dr. Daniel Ricklin vom De- partment Pharmazeutische Wissenschaf- ten an der Universität Basel bestens be- treut worden», erzählt sie. «Ich habe in dieser Zeit vor allem gelernt, dass ein Grossteil der Forschung darin besteht, Gründe dafür zu suchen, warum etwas Als „Nebenprodukt“ ihrer Arbeit hat Katja eine auf der Western Blot-Methode beruhende Screening-Methode entwickelt, mit der getestet werden kann, ob sich biotechnologisch hergestellte Protein für diagnostische Test eignen. nicht funktioniert. Aber auch wenn etwas nicht klappt, sind die gewonnenen Er- kenntnisse doch sehr wertvoll», fasst sie ihre Erfahrungen zusammen. Die Hoffnung, dass sich nach dem Master in Nanowissenschaften ein Ar- beitsplatz in der Industrie finden lässt, hat sich für Katja ebenfalls erfüllt. Als Re- search Associate bei LimmaTech Biologics AG (Schlieren) beschäftigt sie sich weiter- hin mit Protein Engineering – allerdings auf der Suche nach Impfstoffen gegen Antibiotika-resistente Bakterien. So verfolgt Katja weiterhin ihre Ziele angewandte Forschung zu betreiben, ei- gene Ideen dabei einzubringen, Spass zu haben und einen positiven Einfluss auf die Gesellschaft zu haben. Wir wünschen ihr dabei weiterhin alles Gute und gratulieren ganz herzlich zu der herausragenden Masterarbeit! Weitere Informationen: Video mit Katja Ammann BÜHLMANN Laboratories AG Molekulare Pharmazie Prof. Ricklin, Universität Basel «Katja im Labor gehabt zu haben war eine echte Bereicherung für uns. » Dr. Christina Bauer, Senior Scientist, BÜHLMANN Laboratories AG 5 SNI INSight Juni 2025
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Fünf neue Nano-Argovia- Projekte gestartet Zu Jahresbeginn haben Forschende bei den fünf neuen anwendungsorientierten Nano-Argovia- Projekten ihre Arbeit aufgenommen. Bei drei dieser Projekte kooperieren Wissenschaftler:innen aus dem SNI-Netzwerk mit Unternehmen aus dem Kanton Aargau. Bei zwei Projekten sind nach langer Pause auch wieder Firmen aus dem Kanton Solothurn ver- treten. Erfahren Sie, welche innovativen Ansätze die Forschenden dieses Jahr untersuchen. 7 SNI INSight Juni 2025
Neue Linsen für die 3D-Bildgebung Im Nano-Argovia-Projekt Nano Diffractive Optics entwickelt ein interdisziplinäres Team optische Elemente im Nanometermassstab, die sich zur dreidimensionalen Bildgebung in einem optischen Kohärenztomographiesystem einsetzen lassen. Linsen aus konzentrischen Ringen Die Forschenden fokussieren sich dabei auf die Her- stellung sogenannter Fraxiconlinsen. Diese Linsen sind nicht glatt oder kugelförmig wie eine normale Linse, sondern bestehen aus vielen dünnen, konzen- trischen Ringen. Diese Ringe haben gezackte oder stufenförmige Strukturen, die Licht – in diesem Fall Laserlicht – in einen schmalen Strahl ablenken (Bes- sel-Strahl), der über eine lange Entfernung gleich- bleibt. Die Forschenden um Projektleiter Prof. Dr. Bojan Resan (Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW, Hochschule für Technik und Umwelt) planen in dem für zwei Jahre angelegten Projekt Fraxiconlinsen mit einer scharfen Spitze im Submikrometerbereich mit- hilfe von direkter Laserstrukturierung herzustellen. Potenzial der Massenproduktion ermitteln Dazu analysiert und optimiert das Team jeden Pro- zessschritt, sodass die Linsen später in hohen Stück- zahlen produziert werden können. Die Forschenden testen die Linsen dann in einem kürzlich entwickel- ten, ultrahochauflösenden optischen Kohärenzto- mografie-Bildgebungssystem. Das Team von der FHNW, vom PSI und dem In- dustriepartner XRnanotech untersucht zudem wie sich mittels verschiedener Lithografiemethoden un- terschiedliche optische Gitter herstellen lassen. Diese Gitter müssen eine grosse Zahl von Linien pro Millimeter besitzen und je nach Aufbau Infrarot- strahlen oder UV-Strahlen ablenken. Sie sind bereits etabliert, die heute angewandten Herstellungsme- thoden sind jedoch schwierig, aufwändig und nicht flexibel. Im Projekt Nano Diffractive Optics wollen die Forschenden das Potenzial für eine Massenpro- duktion durch direktes Schreiben oder Nanoimprin- ting ausloten. Kooperation von: Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Paul Scherrer Institut XRnanotech GmbH (Villingen) Weitere Informationen: Nano-Argovia- Programm PSI FHNW XRnanotech «Wir sind stolz darauf, am Nano-Argovia- Programm teilnehmen zu können. Das Projekt wird die Forschung und Entwicklung sowie das Produktprototy- ping erheblich beschleunigen und XRnanotech in die Lage versetzen, inner- halb des nächsten Jahres neue Märkte zu erschliessen.» Dr. Gérard Perren, XRnanotech AG Nano-Argovia-Projekt 8 SNI INSight Juni 2025
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 Strukturen, Laserlicht in einen schmalen Strahl ablenken, der über eine lange Entfernung gleichbleibt. (Bild: FHNW und XRnanotech) Annual Meeting 2025 Vom 10.–12. September findet das nächste Annual Meeting statt. Wir freuen uns schon, möglichst viele unserer Mitglieder im Hotel Seerose am Hallwiler See begrüssen zu können. Beim Annual Meeting trifft sich das SNI-Netzwerk zum Austausch und Knüpfen neuer Kontakte. 9 SNI INSight Juni 2025
Rauscharmer Verstärker für Quantensignale Im Nano-Argovia-Projekt QAmp arbeiten Forschende des Startups YQuantum, dem Paul Scherrer Institut und der Universität Basel gemeinsam an einem entscheidenden Baustein für die nächste Generation von Quantencomputern: extrem rauscharme Verstärker für Quantensignale. Verstärkung der Signale Im Zentrum der Forschung im Nano-Argovia-Projekt QAmp steht ein sogenannter travelling-wave para- metric amplifier (TWPA). Solch ein Verstärker ist notwendig, um die schwachen Signale aus Quanten- computern in klassische elektrische Signale umzu- wandeln – und das mit möglichst wenig zusätzli- chem Rauschen. Das Ziel dieses Projektes ist ein Verstärker, der die Signale physikalisch so wenig wie möglich beeinflusst und damit ein präzises und ska- lierbares Auslesen der Qubits erlaubt. Das Team um Prof. Dr. Andrea Hofmann und Prof. Dr. Christian Schönenberger (Departement Physik, Universität Basel) sowie dem Industriepartner YQuantum entwickelt eine neue Generation solcher Verstärker. Die Geräte basieren auf supraleitenden Josephson-Kontakten und nutzen eigens entwi- ckelte, verlustarme Strukturen, um Signale mög- lichst effizient zu verstärken. Die Partner bringen dabei komplementäres Know-how ein: Die Universi- tät Basel übernimmt die Charakterisierung der Ver- stärker bei extrem tiefen Temperaturen, während das PSI zusammen mit der Reinraum-Infrastruktur PICO die Herstellung auf 8-Zoll Silizium-Wafern er- möglicht – ein grosser Schritt hin zur Integration vieler Komponenten auf kleinstem Raum. Wichtiger Schritt für Quantencomputer der Zukunft In diesem ambitionierten Projekt sollen innerhalb von zwei Jahren marktreife Verstärker entstehen, die nicht nur kompakter sind als heutige Systeme, sondern auch deutlich näher am absoluten Quanten- rauschlimit operieren. Damit sollen sie das zuverläs- sige Auslesen von 1000 Qubits ermöglichen – was für die Weiterentwicklung und Skalierbarkeit von Quan- tencomputern ein wichtiger Schritt ist. Kooperation von: Universität Basel Paul Scherrer Institut YQuantum (Villigen) Weitere Informationen: Nano-Argovia- Programm Forschungsgruppe Andrea Hofmann, Universität Basel PSI YQuantum «Mit Unterstützung des NanoArgovia-Pro- jekts konnten wir gemeinsam mit unseren starken Partnern von der Universität Basel und dem PSI bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung eines neuartigen Quan- tenverstärkers erzielen. Das vielverspre- chende System ist auf dem besten Weg, ein zentrales Produkt in unserem Portfolio zu werden.» Dr. Christian Jünger, YQuantum Nano-Argovia-Projekt 10 SNI INSight Juni 2025
Im Reinraum des Park Innovaare fertigt das QAmp-Team erforderliche Bauteile an. Mit einer hochmodernen Sputteranlage bringen die Forschenden hauchdünne Beschichtungen auf. Nano-Argovia- Programm Reichen Sie jetzt neue Projektanträge ein! Mit dem Nano-Argovia-Programm fördert das SNI angewandte nanotechnologische Forschungsprojekte. Dabei arbeiten Firmen aus der Nordwestschweiz mit Partnern von mindestens zwei akademischen Institutionen zusammen. Reichen Sie bis zum 30. September 2025 Ihre Projektvorschläge ein. Informationen rund um das Nano-Argovia-Programm und die Anforderungen an die Anträge finden Sie unter: www.nano-argovia.swiss 11 SNI INSight Juni 2025
Nano-Argovia-Projekt Wundverschluss ohne Naht und Klammer Im Nano-Argovia-Projekt Na-LTS ent- wickelt ein interdisziplinäres Team ein Gewebepflaster, das im Mund einge- setzt werden kann, um einen schnel- len Wundverschluss mittels Laser zu unterstützen. Unterstützung des Heilungsprozesses Das Weichgewebe im Mund spielt eine grosse Rolle für den Erhalt von Zähnen und Implantaten. Geht das Zahnfleisch zurück, stellt dies ein Problem dar. Bei schwerwiegenden Fällen kommt es zu Transplantation von Schleimhaut und Bindegewebe, wobei Oralchirurg:innen das erforderliche Gewebe dazu aus dem Gaumenbereich entnehmen. Ein Team von Forschenden um Pro- jektleiterin Dr. Franziska Koch (Thommen Medical AG) wird nun ein Gaumenpflas- ter entwickeln, das den Heilungsprozess bei derartigen Eingriffen unterstützt und Komplikationen minimiert. Die For- schenden planen dieses Pflaster zusam- men mit der Laser-Gewebeverschwei- ssung (Laser Tissue Soldering) einzuset- zen – einer Technik, die in der Medizin weit verbreitet ist. Das Pflaster enthält verschiedene Nanopartikel, die sich bei Bestrahlung mit einem Laser bestimmter Wellenlänge erwärmen – wobei umlie- gendes Gewebe nicht betroffen ist. Die gezielte Erwärmung führt an der ge- wünschten Stelle zur thermischen Dena- turierung von Proteinen, die als biologi- scher «Klebstoff» wirken. Es kommt so zu einem schnellen Verschluss der Wunde – ohne Nähte oder Klammern. Entwicklung eines Prototyps Durch die langjährige Erfahrung des be- teiligten Industriepartners ist das Projekt- team – bestehend aus Thommen Medical sowie den Hochschulen für Life Sciences und Umwelt und Technik (FHNW) – in der An einem Schweinekiefer testen die Forschenden den Einsatz des neuartigen Gewebepflasters. (Bild: F. Koch, Thommen Medical) Lage, bereits zu Beginn des auf zwei Jahre angelegten Projekts die regulatorischen Anforderungen an ein Medizinprodukt hinsichtlich Material- und Nanopartikel- auswahl gezielt zu berücksichtigen. Das Ziel dabei ist es, einen Prototyp des Ge- webes zu entwickeln, der die Grundlage für eine spätere Produktzulassung und Markteinführung bilden kann. Kooperation von: Thommen Medical AG (Grenchen) Hochschule für Life Sciences FHNW Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Weitere Informationen: Nano-Argovia-Programm Thommen Medical AG Hochschule für Life Sciences FHNW Hochschule für Technik und Umwelt FHNW «Für ein mittelständisches Unternehmen ist es fast unmöglich, die notwendigen Kompetenzen für ein kom- plexes Projekt wie Na-LTS unter einem Dach zu vereinen. Daher ist die Teilnahme an dem Nano-Argovia-Programm für uns sehr wertvoll. Es bringt Expert:innen verschiedenster Fachrichtungen zusammen, schafft Synergien und ermög- licht es uns, gemeinsam an der Idee zu feilen – und dabei auch noch voneinander zu lernen.» Dr. Franziska Koch, Thommen Medical AG 12 SNI INSight Juni 2025
Plasmaentladungen generieren Funken an den Probenoberflächen, die mit blossem Auge sicht- bar sind. Dies geschieht während des Beschich- tungsprozesses an zylindrischen Proben im Elektrolyt. (Bild: T. Imwinkelried, RMS Foundation (Bettlach)) Nano-Argovia-Projekt Abbaubare Implantate mit optimierten mechanischen Eigenschaften Im Nano-Argovia-Projekt NanoPed entwickeln Forschende resorbierbare metallische Implantate, die für neuro- chirurgische Operationen eingesetzt werden sollen. Die neuartigen Implan- tate sollen die Zahl der benötigten operativen Eingriffe reduzieren und da- durch den Heilungsverlauf verbessern. Abbaubare Materialien Aktuell werden in der Neurochirurgie vorwiegend nicht-resorbierbare metalli- sche Implantate verwendet, die jedoch im weiteren Heilverlauf Probleme verursa- chen können und deswegen gegebenen- falls bei einem zweiten operativen Ein- griff wieder entfernt werden müssen. Je- der weitere Eingriff birgt allerdings er- neut ein Risiko für Komplikationen und belastet sowohl die Patient:innen als auch das Gesundheitssystem. Forschende um Projektleiterin Dr. Romy Marek (Fachhochschule Nordwest- schweiz FHNW, Hochschule für Life Sci- ences) untersuchen nun in dem Nano- Argovia-Projekt NanoPed Materialien, die sich im Körper vollständig abbauen und sich für neurochirurgische Eingriffe eig- nen. Da bisher existierende resorbierbare Implantate aus Polymeren einige Nach- teile mit sich bringen, setzt das interdis- ziplinäre Team auf abbaubare Metalle aus einer Magnesium-Legierung. Der Industriepartner in dem Projekt, Kairos Medical AG, kann dazu eine Legie- rung zur Verfügung stellen, deren Festig- keit und Verformbarkeit sich an unter- schiedliche mechanische Anforderungen anpassen lässt. Dies wird durch den Ein- satz nanoskaliger Magnesium-Calcium (Mg2Ca)-Partikel erreicht. Optimierte Implantate In dem auf zwei Jahre angelegten Projekt werden die Forschenden der FHNW, AN- AXAM, Kairos Medical und dem Kantons- spital Winterthur nun untersuchen, wie Grösse und Verteilung der Mg2Ca-Partikel in der Legierung den Abbau des Materials im Körper beeinflussen. Zusätzlich analy- sieren sie eine spezielle Beschichtung, welche die Implantatoberfläche che- misch stabilisieren und dadurch das Ab- bauverhalten weiter optimieren soll. Ziel ist es, herauszufinden, welche Eigen- schaften dieser Beschichtung den Abbau verlangsamen und wie sich die Beschich- tung unter mechanischer Belastung ver- hält. Insgesamt soll das Projekt zu besseren und sichereren Implantaten für die Neu- rochirurgie führen – mit weniger Eingrif- fen und besseren Heilungsverläufen. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW ANAXAM Kairos Medical AG (Bettlach) Kantonsspital Winterthur Weitere Informationen: Nano-Argovia-Programm Hochschule für Life Sciences FHNW ANAXAM Kairos Medical AG Kantonsspital Winterthur «Neurochirurgische Eingriffe sind für die Patient:innen oft besonders belastend. Die Ver- meidung von Zweitoperationen würde daher nicht nur das Gesundheitssystem, 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 metallischen resorbierbaren Implantaten voran und stärkt unsere Position massgeblich, wenn es um sichere, anpass- bare Behandlungen für Patienten geht.» Dr. Leopold Berger, Kairos Medical AG 13 SNI INSight Juni 2025
Modifizierte Nanopartikel Die Forschenden im Nano-Argovia-Projekt Senamag nutzen dazu magnetische Nanopartikel (MNPs), de- ren Oberflächen mit Polymerketten modifiziert sind. Diese können gezielt und selektiv bestimmte Schad- stoffe binden. Wenn diese Schadstoffe im Wasser vorhanden sind, verklumpen die Partikel. Sie bleiben dann in einem Filter hängen und werden von einer «magnetischen Falle» erfasst. Ohne Schadstoffe blei- ben die Partikel klein und isoliert, sodass sie prob- lemlos durch den Filter fliessen können. Die magnetische Falle besteht aus einem Magne- ten und einem Magnetometer. Sie konzentriert und detektiert die Schadstoffe. Das Magnetometer misst dabei das Magnetfeld der zusammengeklumpten Par- tikel, während es bei isolierten MNPs keine bedeu- tenden Signale registriert. Kostengünstig und effizient Die Forschenden um Prof. Dr. Joris Pascal (Fachhoch- schule Nordwestschweiz FHNW, Hochschule für Life Sciences) wollen mit diesem System eine kosten- günstige und effiziente Methode zum Nachweis von Wasserverschmutzung anbieten. In Zukunft planen sie, mehrere solcher Detektoren in Wasserversor- gungsnetzen einzusetzen, um Verschmutzungsereig- nisse in Echtzeit zu überwachen, gezielt Schadstoffe nachzuweisen und sofort Alarm schlagen zu können, wenn die Schadstoffgrenzwerte überschritten wer- den. Dies könnte die Wasserqualitätsüberwachung auf grosser Skala deutlich verbessern. Wasserverschmutzung auf der Spur Im Nano-Argovia-Projekt Senamag untersuchen Forschende ein günstiges und effektives System zum Nachweis von Wasserverschmutzung mithilfe magnetischer Nanopartikel. Kooperation von: Hochschule für Life Sciences FHNW Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Mems AG (Birmenstorf) Weitere Informationen: Nano-Argovia- Programm Hochschule für Life Sciences FHNW Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Mems AG «In die Entwicklung von Miniatursensoren zur Überwachung der Trinkwasserqualität werden grosse Erwartungen gesetzt. Die im Senamag-Projekt vorgeschlagene neue Messmethode ist ein vielversprechender Ansatz, da sie Miniaturisierung, niedrige Herstellungskosten und hohe Leistung miteinander verbindet.» Dr. Daniel Matter, Mems AG 14 SNI INSight Juni 2025 Nano-Argovia-Projekt
Anhand eines recht grossen Partikels (0.1 mm) zeigen die Forschenden das Funktionsprinzip ihres Nachweissystems, mit dem sie Schadstoffe im Wasser nachweisen möchten. Die Partikel, die sie dann später detektieren sind deutlich kleiner. (Bild: J. Pascal, FHNW) Jahresbericht 2024 Der Jahresbericht 2024 bietet wieder eine gute Übersicht über die Ausbildung, Forschung und den Wissens- und Technologie- transfer innerhalb unseres Netzwerks sowie über Aktivitäten des Nano Technology Centers und des Outreach-Teams. Er liefert zudem die wichtigsten Zahlen, die für das SNI entscheidend sind. Das wissenschaftliche Beiheft geht weiter in die Tiefe und beschreibt auf je zwei Seiten die Resultate aller im Jahr 2024 geförderten Projekte. Blättern sie doch mal durch, es gibt weit mehr als trockene Zahlen und Fakten! Animierte Version Druckversion Wissenschaftliches Beiheft EN 15 SNI INSight Juni 2025
Siliziumdioxid-Nanopartikel im Hydrogel Im Rahmen der Arbeit habe ich Siliziumdioxid-Na- nopartikel (MSN) mit einer Porengrösse von 2 bis 50 Nanometern synthetisiert, funktionalisiert und dann in die Hydrogelmatrix eingebettet, um ein Na- nokompositsystem zu schaffen. Die Nanopartikel haben wir so konzipiert, dass sie die mechanischen Eigenschaften des Hydrogels verbessern. Die Anwen- dung verschiedener Analysetechniken wie dynami- sche Lichtstreuung (DLS), Zetapotenzialmessung, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Fou- rier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) haben dann dafür gesorgt, dass ich umfangreiche Informa- tionen über die verwendeten Materialien bekommen habe und diese bewerten konnte. Einer der wichtigsten Aspekte des Projekts war die Optimierung des Vernetzungsmechanismus des Hydrogels, der vom pH-Wert abhängig ist. Wir waren damit in der Lage, die Gelierung zu kontrollieren und ein zuverlässiges Selbstheilungsverhalten zu erreichen. Ich habe die fertigen Systeme dann noch auf Injizierbarkeit, in-vitro-Stabilität und mechani- sche Eigenschaften getestet. Die Analyse des Fliess- und Deformationsverhaltens lieferte besonders in- teressante Einblicke in das Verhalten der Gele unter Belastung, die ich in meiner Arbeit im Detail unter- sucht habe. Weitere Informationen: MERLN – Institute for Technology- Inspired Regenera- tive Medicine Studium Nanowis- senschaften Universität Basel Selbstheilendes Hydrogel Masterarbeit in Maastricht Während meines sechsmonatigen Forschungsaufenthalts am MERLN-Institut in Maastricht (NL) habe ich an meiner Masterarbeit gearbeitet, die sich auf die Entwicklung eines injizierbaren, selbstheilenden Hydrogels mit potenziellen Anwendungen in der regenerativen Medizin konzentrierte. Ziel des Projekts war es, ein Hydrogelsystem auf der Basis von achtarmigem Polyethylenglykol zu entwickeln. Es soll für die minimalinvasive Verabreichung von Medikamen- ten geeignet sein und gleichzeitig die natürliche Fähigkeit des Körpers zur Reparatur von Knochengewebe unterstützen. Selina Eng hat für ihre Masterarbeit am MERLN-Institut in Maastricht (NL) gearbeitet. Mit dem Velo lässt sich Maastricht besonders gut entdecken. Gastbeitrag von Selina Eng 16 SNI INSight Juni 2025
Maastricht ist eine kleine Stadt mit viel Charme in der Provinz Limburg. Dank der Mischung aus histo- rischer Architektur, Flusslandschaft und einer leben- digen internationalen Atmosphäre bot sie einen sehr angenehmen Ausgleich zur intensiven Laborarbeit. Insgesamt ermöglichte mir der Aufenthalt am MERLN-Institut eine spannende wissenschaftliche Arbeit in einem sehr kollaborativen, innovativen Umfeld und die Zusammenarbeit mit netten Men- schen. Ich bin sehr froh, dass ich diese Gelegenheit dank eines Argovia Travel Grants nutzen konnten. Das entwickelte Hydrogelsystem auf der Basis von achtarmi- gem Polyethylenglykol soll für die minimalinvasive Verabrei- chung von Medikamenten geeignet sein und gleichzeitig die natürliche Fähigkeit des Körpers zur Reparatur von Knochenge- webe unterstützen. (Bild: S. Eng) Positives Fazit Meine Arbeit leistet einen Beitrag zum breiteren Feld der Biomaterialien, indem sie eine Hydrogel- Plattform vorstellt, die Reaktionsfähigkeit, Injek- tionsfähigkeit und bessere mechanische Eigen- schaften vereint – Eigenschaften, die beim Tissue Engineering und bei regenerativen Therapien im- mer wichtiger werden. Am MERLN-Institut stiess ich auf eine sehr hilfs- bereite und freundliche wissenschaftliche Gemein- schaft, in der ich viel über den Bereich der regene- rativen Medizin lernen konnte. Die synthetisierten Nanopartikel sollen die Eigenschaften des Hydrogels verbessern. (Bild: S. Eng) In der kleinen Universitätsstadt Masstricht (Niederlande) hat sich Selina sehr wohl gefühlt. 17 SNI INSight Juni 2025
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Neuigkeiten von Startups Mit ELDICO Scientific verbindet das SNI so einiges: Die Grundlage zur Firmen- gründung wurde im Rahmen eines Nano-Argovia-Projekts gelegt und das SNI ist Mitglied des Konsortiums Experience Center für Elektronendiffraktometrie im Switzerland Innovation Park Basel Area, das von ELDICO Scientific initiiert wurde. Kürzlich konnte die Gruppe von Prof. Dr. Christof Sparr dank der Zusammenarbeit in diesem Konsortium die Struktur einer neuen Verbindung aufklären. Mehr auf Seite 20 19 SNI INSight Juni 2025
Netzwerk 3D-Struktur dank Elektronenbeugung Kooperation mit ELDICO Scientific ermöglicht Strukturaufklärung winziger Kristalle Forschende aus Basel konnten mittels Elektronenbeugung in sehr kleinen Kristallnadeln die dreidimensionale Struktur einer Verbindung aufklären, welche die Gruppe von Prof. Dr. Christof Sparr durch eine besondere chemische Synthese hergestellt hatte. Das Team nutzte dabei den Zugang zum Experience Center für Elektronendiffraktome- trie im Switzerland Innovation Park Basel Area, den das SNI seinen Mitgliedern bietet. In der modernen chemischen Forschung ist die Bestimmung der dreidimensiona- len Konfiguration neuartiger Moleküle essenziell. Die Röntgenstrukturanalyse von Einzelkristallen hat sich dabei als Me- thode der Wahl etabliert. Sind die Kris- talle allerdings zu klein, nicht rein genug oder in zu geringen Mengen vorhanden, führen röntgenstrukturanalytische Ana- lysen nicht immer zu den gewünschten Ergebnissen. Die 3D-Elektronenbeugung kann in diesen Fällen weiterhelfen – wie ein interdisziplinäres Team in einem Nano-Argovia-Projekt vor einigen Jahren nachweisen konnte. Ausgereifte Methode Damals nutzten die Forschenden ein Elektronenmikroskop für ihre Messun- gen. Inzwischen steht dank der Grün- dung des Startups ELDICO Scientific im Jahr 2019 und der kontinuierlichen Ent- wicklung eines spezialisierten 3D-Elekt- ronenbeugungsmessgeräts (3D-Elektro- nendiffraktometer) nun eine ausgereifte Methode zur Verfügung. Sie basiert dar- auf, dass Elektronen eines gebündelten Elektronenstrahls durch das Kristallgitter des zu untersuchenden Materials abge- lenkt werden und daraus ein charakteris- tisches Beugungsmuster entsteht. Dieses nutzt dann eine spezielle Software, um die Anordnungen und Abstände der Atome im Kristallgitter zu berechnen und damit zu einem dreidimensionalen Struk- turmodell des untersuchten Moleküls zu führen. Dank der Mitgliedschaft des SNI im Konsortium des Experience Centers für Elektronendiffraktometrie im Switzer- land Innovation Park Basel Area, das von ELDICO Scientific initiiert wurde, haben auch SNI-Mitglieder Zugang zu der inno- vativen Technologie – und damit zur Strukturanalyse ganz unterschiedlicher chemischer Verbindungen. Erfolg erst durch Elektronenbeugung Valeriia Hutskalova aus dem Team von Prof. Dr. Christof Sparr vom Departement Valeriia Hutskalova aus dem Team von Prof. Dr. Christof Sparr vom Departement Chemie der Uni- versität Basel hat im Rahmen ihrer Doktorarbeit die aromatische Ringöffnungs-Metathese entwi- ckelt und damit ganz neue chemische Verbindun- gen synthetisiert. (Bild: Departement Chemie, Universität Basel) 20 SNI INSight Juni 2025
Chemie der Universität Basel hat von die- sem Angebot Gebrauch gemacht. Sie ar- beitete im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Entwicklung neuartiger Syntheseme- thoden um aromatische Ringe katalytisch aufzubrechen. Dazu entwickelte sie die sogenannte aromatische Ringöffnungs-Metathese. Dabei wird ein sehr stabiler aromatischer Ring aufgebrochen und in interessante neue Verbindungen umgewandelt. Bei der Reaktion greift ein metallbasierter Katalysator den aromatischen Ring an um ein Zwischenprodukt zu bilden, das wie- derum zur Ausbildung neuer aromati- scher Verbindungen führt. Die Struktu- ren der auf diese Weise neu synthetisier- ten Verbindungen liessen sich aufgrund der geringen Kristallgrösse von weniger als 1 μm jedoch nicht alle mittels Rönt- genstrukturanalyse analysieren – wes- halb die Kristallographen Dr. Alessandro Prescimone (Universität Basel) und Dr. Christian Jandl (ELDICO Scientific) die Elektronendiffraktometrie in Betracht zogen. «Die Probenvorbereitung für die Ana- lyse war einfach», beschreibt Valeriia Hutskalova. «Die Kristallographen haben ein Pulver aus Kristallnadeln auf ein Transmissionselektronenmikroskop-Git- ter aufgebracht und mit dem Elektronen- diffraktometer ELDICO ED-1 vermessen.» Die Analyse der Beugungsdaten und ver- schiedene Verfeinerungen haben dann ermöglicht, die dreidimensionale Struk- tur (einschliesslich Absolutstruktur) der Moleküle eindeutig aufzuklären – wobei statistische Berechnungen die Zuverläs- sigkeit der Ergebnisse bestätigten. Diese Arbeiten haben die Leistungsfä- higkeit der Elektronendiffraktometrie als Alternative zur Einzelkristallröntgenana- lyse bei sehr kleinen Kristallen für die 3D- Strukturaufklärung einer neuen Sub- stanzgruppe belegt. «Wir gehen davon aus, dass die Elektronendiffraktometrie weiter ausgebaut wird und sie künftig eine immer zentralere Rolle bei der Strukturanalyse in der organischen Che- mie spielen wird», fasst Christof Sparr zusammen. Weitere Informationen: Forschungsgruppe C. Sparr, Universität Basel ELDICO Scientific Publikation in Nature 638 (2025) Publikation in Chimia 79 (2025) Die Forschenden platzieren ein Pulver aus Kristallnadeln auf ein Gitter, laden das Gitter in einen Transferbehälter und platzieren diesen in das Elektronendiffraktometer. Christian Jandl (ELDICO Scientific) wählt einen geeigneten Kristall aus, zentriert das Gerät und führt die Messungen durch. Dabei wird das Gitter mit der Probe Schritt für Schritt gedreht, sodass der Elektronenstrahl den Kristall aus verschiedenen Winkeln trifft. Der Com- puter errechnet dann aus den verschiedenen Beugungsbildern die dreidimensionale Struk- tur der analysierten Verbindung. 21 SNI INSight Juni 2025
Netzwerk YQuantum – Why Quantum? Ein neuer Partner im Netzwerk YQuantum ist ein neues Startup im SNI-Netzwerk, das seit Januar 2025 im Park Innovaare in Villigen ansässig ist. Das vierköpfige Team des jungen Unternehmens stellt innovative, miniaturisierte und ska- lierbare Hardware für Quantencomputer her und ist bereits dabei seine ersten Produkte an verschiedene Kunden auszuliefern. Wir haben mit dem CEO von YQuantum, Dr. Christian Jünger, gespro- chen, um ein bisschen mehr über YQuantum zu erfahren. Die erste Idee zur Gründung von YQuan- tum entstand vor etwa einem Jahr. Da- mals arbeiteten Dr. Christian Jünger und Dr. Johannes Herrmann bei QuantrolOx, einer Firma, die die Automatisierung von Quantencomputern vorantreibt. Die bei- den jungen Wissenschaftler hatten viel Kontakt mit Herstellern von Hardware im Bereich Quantencomputing und stellten fest, dass es bei der Integration von Hoch- frequenzbauteilen und Quantenobjekten einige Lücken auf der Hardwareseite gibt. «Wir verfügen beide über recht um- fangreiches, komplementäres Wissen», erläutert Christian Jünger. «Johannes hat durch seine Doktorarbeit und seinen Post- doc in den Bereichen Hochfrequenztech- nik und Quantenengineering an der ETH Zürich viel Erfahrung. Und auch ich habe mich im Rahmen meines Postdocs an der University of California, Berkeley (Kalifor- nien, USA) intensiv mit supraleitenden Qubits beschäftigt. So sind wir mehr und mehr zu dem Schluss gekommen, dass wir unser gemeinsames Wissen nutzen soll- ten, um bessere Hardware-Komponenten zu entwickeln und damit andere For- schende und Unternehmen bei der Wei- terentwicklung des Quantencomputing zu unterstützen.» Als dritten Gründer hol- ten die beiden noch Christian Jüngers Doktorvater Prof. em. Dr. Christian Schö- nenberger, langjähriger SNI-Direktor und ehemaliger Leiter der Quanten- und Na- noelektronikgruppe am Department Phy- sik der Universität Basel, ins Boot. Ver- stärkt wird das Team zudem durch Dr. Deepankar Sarmah, der als Spezialist für Nanofabrikation und Tieftemperatur- Quantentransportmessungen ebenfalls von der Universität Basel kommt. Gute Startbedingungen Im Park Innovaare im Kanton Aargau fin- det das junge Startup der Universität Ba- sel ideale Ausgangsbedingungen für ei- nen erfolgreichen Start. Die Nähe zu ver- schiedenen Kooperationspartnern am Paul Scherrer Institut und der Universität Basel sowie exzellent ausgestattete neue Reinräume bieten beste Voraussetzun- gen, um schnell wertvolle Produkte tes- ten und anbieten zu können. Eine For- schungspartnerschaft mit der University of California, Berkeley ermöglicht dem Startup der Universität Basel auch inter- national mit führenden Wissenschaftler- teams im Bereich Quantencomputing Prototypen zu entwickeln. Erforderliche Miniaturisierung Ganz konkret beschäftigen sich die Wis- senschaftler mit der Miniaturisierung verschiedener Bauteile, die in einem Quantencomputer benötigt werden. So haben Jünger und Herrmann beispiels- weise gerade ein Patent für einen integ- rierten Infrarotfilter angemeldet. Derar- tige Filter sind notwendig, da Quanten- bits (Qubits) – die extrem empfindlichen, kleinsten Einheiten eines Quantencom- puter – vor Störungen aus der Umgebung geschützt werden müssen. Der von YQuantum entwickelte Filter sorgt dafür, dass Störungen in Form von elektromag- netischem Rauschen, thermischen Ein- flüssen oder durch einzelne Photonen gedämpft werden und die Qubits ihre Quantenzustände behalten. Im Gegen- satz zu bereits existierenden Filtern ist der von YQuantum entwickelte deutlich kleiner – was wichtig ist, damit in Zu- kunft eine grössere Zahl von Qubits rea- lisiert werden kann. «Für die meisten Konzepte eines Quantencomputers braucht es sehr nied- rige Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts, die in einem Kryostaten er- reicht werden», erklärt Christian Jünger. «Für jeden Chip mit Qubits werden in 22 SNI INSight Juni 2025
Das vierköpfige Team von YQuan- tum unterstützt mit miniaturisierten und optimierten Bauteilen die Ent- wicklung von Quantencomputern. Sie waren beim de Vigier Award der W.A. De Vigier Stiftung unter den 15 Finalisten und bekommen nun auch Unterstützung von Venture Kick. Von links nach rechts: Johannes Herrmann (CTO), Christian Schö- nenberger (Scientific Advisor), Christian Jünger (CEO) und Deepan- kar Sarmah (Research Scientist) Das Team von YQuantum nutzt die hervorragende Infrastruktur im Park Innovaare, zum Beispiel bei Arbei- ten an der hochmodernen Sputter- anlage, mit der Nanometer dicke Beschichtungen aufgebracht wer- den. Deepankar Sarmah kontrolliert eine Nanostruktur auf einem Wafer. 23 SNI INSight Juni 2025
«So eine Unternehmensgrün- dung ist wirklich spannend. Jeder Tag ist anders und es ist einfach toll, wenn wir nach monatelanger Arbeit ein Pro- dukt anbieten können, das anderen bei der Lösung eines Problems hilft.» Dr. Christian Jünger über die ersten Monate als Mitbegründer von YQuantum diesen Kryostaten dann noch zahlreiche Hochfrequenzbauteile benötigt, die alle Platz brauchen. Um wirklich leistungsfä- hige Quantencomputer zu bauen, sind weit mehr Qubits notwendig als bei heu- tigen Ansätzen. Damit müssen auch mehr dieser Bauteile wie Filter und Verstärker in den Kryostaten integriert werden. Und genau da kommen wir ins Spiel, da wir kleinere, optimierte Bauteile anbieten, die alle skalierbar sind.» Bereits verfügbar Zwei Produkte hat YQuantum bereits auf dem Markt und liefert diese zurzeit an die ersten Kunden aus. Zum einen ist dies ein sogenannter DC-Block – ein kleines Gerät, das für eine saubere und kontrol- lierte Erdung sorgt und damit uner- wünschte elektrische Ströme eliminiert, die Messergebnisse verfälschen oder empfindliche Qubits stören können. Zum anderen bietet YQuantum ein Bias Tee an, mit dem beispielweise ein Bauteil mit Strom versorgt und gleichzeitig mit Hochfrequenzsignalen angesteuert wer- den kann, ohne dass sich die beiden Sig- nale stören. «Dieses Bauelement sorgt dafür, dass die Kommunikation zwischen zwei Qubits einen höheren Gütefaktor erreicht», beschreibt Christian Jünger. YQuantum hat sich diesen integrierten IR-Filter patentieren lassen. Der Filter entfernt effektiv und reproduzierbar das Rauschen und führt damit zu besseren Quantensignalen und ist gegenüber existierenden Systemen deutlich kleiner. «Auch damit können wir Quantencompu- ting verbessern. Allerdings müssen wir auch oft Aufklärungsarbeit leisten, da An- wendern manchmal gar nicht klar ist, dass ihre aktuellen Lösungen nicht opti- mal sind.» Partner im Nano-Argovia-Projekt Mit Beginn des Jahres ist YQuantum auch an einem Nano-Argovia-Projekt als Indus- triepartner beteiligt. Zusammen mit For- schenden der Universität Basel und des Paul Scherrer Instituts entwickelt das Team einen Verstärker, der die schwa- chen Signale aus einem Quantencompu- ter ohne zusätzliches Rauschen in klassi- sche elektrische Signale umwandelt und damit eine präzise und skalierbare Quan- tenkontrolle erlaubt. «Wir haben noch zahlreiche weitere Ideen, welche Bauteile wir optimieren und miniaturisieren können, um Quan- tencomputer schneller, stabiler und ska- lierbar zu machen», sagt Christian Jünger. Dabei sind die meisten Projekte zunächst für supraleitende Quantencomputer aus- gelegt, lassen sich allerdings in den meis- ten Fällen auch für andere Konzepte ein- setzen, wie den spinbasierten Quanten- computer, wie er beispielsweise an der Universität Basel erforscht wird. Die jungen Unternehmer bringen für diese innovativen Entwicklungen ihr Wissen ein, dass sie sich in unterschied- lichen, weltweit führenden Arbeitsgrup- pen in der Schweiz und den USA erarbei- tet haben. Durch die Kombination aus Quantenphysik, Nanowissenschaften und Ingenieurwesen sorgen sie dafür, dass aus eins und eins mehr als zwei wird. Und obwohl der Firmenname «Why Quantum» ausgesprochen wird, ist das «Warum Quantum» für das vierköpfige Team eigentlich gar keine Frage mehr. Eher wie schnell leistungsfähige Quan- tencomputer entwickelt werden und wie YQuantum seine Kunden dabei unterstüt- zen kann. Weitere Informationen: YQuantum 24 SNI INSight Juni 2025
Auszeichnungen Ilaria Zardo wird Full Professor Der Universitätsrat hat Prof. Dr. Ilaria Zardo rückwir- kend zum 1. Februar 2025 zum Full Professor befördert. Ilaria Zardo ist seit 2015 als Professorin für Experimen- tal Material Physics am Departement Physik der Univer- sität Basel tätig. Sie leitet zudem das Nano Technology Center des SNI und ist Mitglied des SNI-Exekutivkomi- tees. Ihr Forschungsgebiet konzentriert sich auf die Un- tersuchung von Phononen, wie sie auch in einem Video über ihre Arbeit erklärt. Video mit Ilaria Zardo über ihre Forschung Ilaria Zardo wurde zum Full Professor befördert. Wolfgang Mehr Fellowship Award 2024 für Andrea Hofmann Im Februar 2025 erhielt Prof. Dr. Andrea Hofmann den Wolfgang Mehr Fellowship Award, der jährlich vom Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (Frank- furt a.d. Oder, Deutschland) verliehen wird. Sie bekam diese Auszeichnung für ihre herausragenden Beiträge auf dem Gebiet der Halbleiterphysik. Mitteilung Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik Video mit Andrea Hofmann über ihre Forschung Andrea Hofmann wurde mit dem Wolfgang Mehr Fellowship Award ausgezeichnet. Oliver Germershaus ist neuer Leiter des Instituts für Pharma- technologie und Biotechnologie Prof. Dr. Oliver Germershaus hat im April 2025 die Lei- tung des Instituts für Pharmatechnologie und Biotech- nologie (Hochschule für Life Sciences FHNW) von Prof. Dr. Georgios Imanidis übernommen. News University of Applied Sciences FHNW Oliver Germershaus leitet seit April 2025 das Institut für Pharmatechnologie und Biotechnologie an der Hochschule für Life Sciences FHNW. (Bild: FHNW) Anna Leder erhält Doktorandenpreis des Biozentrums Die ehemalige Nano-Studentin Anna Leder, die zurzeit bei Prof. Dr. Sebastian Hiller (Biozentrum) ihre Doktor- arbeit schreibt, wurde im Rahmen des Biozentrum Sym- posiums 2025 mit dem J.C.W. Shepherd Doktoranden- Preis für ihre exzellente wissenschaftliche Leistung aus- gezeichnet. Geehrt wurde sie für die Entdeckung, dass das Endoplasmatische Retikulum in dynamische «Fal- tungsfabriken» unterteilt ist, die eine effiziente und ef- fektive Proteinfaltung ermöglichen. SNI-Post Die ehemalige Nanostudentin Anna Leder erhielt den Doktorandenpreis des Biozentrums. 25 SNI INSight Juni 2025
Netzwerk Fördermittel für SNI-Mitglieder Auch in den vergangenen Monaten haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk neue Fördermittel erhalten. Wir führen hier einige der genehmigten Projekte auf, um generell darüber zu informieren auf welchen Gebieten unsere Mitglieder aktiv sind und so den interdisziplinären Austausch zwischen verschiedenen Forschungs- gruppen anzuregen. Photochemie im Fokus Die Gruppe von Prof. Dr. Oliver Wenger (Departement Chemie, Universität Basel) hat im April 2025 ein neues SNF-Projekt über Photochemie gestartet, das auf vier Jahre ausgelegt ist. Das Projekt beschäftigt sich mit zentralen Fragen der Photoche- mie, insbesondere mit schwer verständli- chen Reaktionsmechanismen und der ge- zielten Steuerung photochemischer Pro- zesse. Ziel ist es, die elementaren Schritte von der Lichtaufnahme bis zur Produkt- bildung besser zu verstehen und mit den Erkenntnissen die Entwicklung effizien- ter, gezielt steuerbarer photochemischer Reaktionen zu ermöglichen. Schneller und effizienter zum Produkt Das Team von Prof. Dr. Konrad Tiefenba- cher (Departement Chemie, Universität Basel) hat Anfang des Jahres ein Spark- Projekt begonnen, um bestimmte chemi- sche Reaktionen (Polyen-Zyklisierungen) zu vereinfachen. Bisher sind dabei meh- rere aufwändige Schritte notwendig, die schliesslich zur Bildung methylierter ringförmiger Moleküle führen. Das Team möchte nun mithilfe eines Methylkatio- nen-Donators die Polyen-Zyklisierung in einem einzigen Schritt möglich machen. Die Forschenden gehen davon aus, dass diese bisher noch nicht realisierte Reak- tion ein grosses Innovationspotenzial be- sitzt und einen effizienten Zugang zu be- kannten und neuen Duftstoffen aus ein- fachen Ausgangsstoffen eröffnet. Unterschiede zwischen Frauen und Männern bei Herzkrankheiten Ende letzten Jahres haben Prof. Dr. Anna Marsano (Department Biomedizin, Uni- versität Basel) und Dr. Karin Wildi (Uni- versitätsspital Basel) ein Forschungspro- jekt gestartet mit dem Ziel, die Diagnose von Herzkrankheiten unter Berücksich- tigung geschlechtsspezifischer Unter- schiede zu verbessern. Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wie Herzinfarkte, sind die häufigste Todesur- sache sowohl bei Frauen als auch bei Män- nern. Allerdings treten sie bei Frauen in der Regel später im Leben auf. Die Anwen- dung identischer diagnostischer Schwel- lenwerte – basierend auf spezifischen Herz-Biomarkern – für beide Geschlech- ter kann bei Frauen zu einer verzögerten Erkennung und Behandlung führen. Im Rahmen dieses auf vier Jahre an- gelegten Projekts untersucht das For- schungsteam wie Geschlecht, Hormone (wie Östrogen) und weitere Faktoren die Herz-Biomarker und Zellschädigungen beeinflussen. Dazu analysieren die For- schenden Patientendaten und setzen fort- schrittliche Zellmodelle im Labor ein, die biologische Unterschiede zwischen Män- nern und Frauen (vor und nach der Me- nopause) simulieren. Quantenverschränkung zwischen räumlich getrennten ultrakalten Atomwolken Die Gruppe von Prof. Dr. Philipp Treutlein (Departement Physik, Universität Basel) wird im Rahmen eines neuen SNF-Pro- jekts ab Oktober 2025 untersuchen, wie sich Quantenverschränkung zwischen mehreren räumlich getrennten ultrakal- ten Atomwolken erzeugen lässt. Dazu fangen die Forscher zunächst ultrakalte Rubidium-Atome in einer Magnetfalle auf einem Mikrochip. Kontrollierte Kollisio- nen erzeugen dann Verschränkung zwi- schen den mehr als tausend Atomen in der Wolke. Anschliessend trennen die Forscher das Ensemble in mehrere Wol- ken an verschiedenen Orten im Raum, die einzeln kontrolliert und detektiert werden können. Diese Systeme eröffnen neue Möglichkeiten für die Untersu- chung der Grundlagen der Quantenphy- sik und für Anwendungen in der Abbil- dung elektromagnetischer Felder. Nanoporen zur Diagnose von Infektionskrankheiten Dr. Maurizio Gullo (Hochschule für Life Sciences, FHNW) ist mit einigen anderen Partnern an dem neuen grenzüberschrei- 26 SNI INSight Juni 2025
tenden Interreg-Projekt VarioPore betei- ligt, bei dem Forschende eine innovative Diagnosetechnologie zur schnellen und präzisen Erkennung von Infektions- krankheiten wie Borreliose entwickeln. Im Mittelpunkt steht der Einsatz von Na- noporen – winzigen Poren in Membranen –, die es ermöglichen, einzelne Moleküle ohne Markierung zu detektieren. Wenn ein Molekül durch eine solche Pore wan- dert, verändert es den elektrischen Stromfluss. Diese Veränderung dient als charakteristische Signatur des Moleküls und ermöglicht dessen Identifikation. In dem für zwei Jahre geplanten Pro- jekt sind Forschende aus Deutschland, Frankreich und der Schweiz von Hoch- schulen sowie von Industrieunterneh- men beteiligt. Die Hochschule Furtwan- gen koordiniert das Vorhaben, die Hoch- schule für Life Sciences FHNW über- nimmt die Projektverantwortung für die Schweiz. Molekulare Wechselwirkungen erfassen Drei junge Forschende aus dem Team von Argovia-Professor Roderick Lim haben vor kurzem einen Propelling Grant der Universität Basel zugesprochen bekom- men. Mitchell Brüderlin, Lukas Beckert und Dr. Kevin Nils Baumann wollen un- spezifische molekulare Wechselwirkun- gen untersuchen, die nach wie vor eine grosse Herausforderung bei der Erzielung von Präzision auf der Nanoskala sind. Im Projekt REsolve werden sie eine modulare Einzelmolekül-Plattform entwickeln, um diese Wechselwirkungen mit beispiello- ser Spezifität und Flexibilität messen und kontrollieren zu können. Mitchell Brüderlin und Lukas Beckert sind zurzeit Doktoranden in der SNI-Dok- torandenschule, Kevin Nils Baumann ar- beitet als Postdoc im Lim-Team. Durch den Propelling Grant erhalten sie neben der finanziellen Unterstützung eine her- vorragende Plattform, um das Geschäfts- modell zu stärken, einen Kundenstamm zu identifizieren und mithilfe des engen Kontakts mit dem Team des Innovation Office der Universität Basel und einem Netzwerk von Mentoren das Projekt auf die nächste Stufe zu bringen. Oliver Wenger hat mit seiner Gruppe im April 2025 ein neues SNF-Projekt über Photochemie begonnen. Kürzlich hat er ebenfalls einen ERC-Advanced Grant zugesprochen bekommen – darüber berichten wir im nächsten SNI INSight. temen. An dem Projekt sind von der Uni- versität Basel die Gruppen der Professo- ren Ernst Meyer, Jelena Klinovaja, Daniel Loss und Dominik Zumbühl beteiligt. Die Werner Siemens-Stiftung unterstützt das interdisziplinäre Projekt mit 15 Millionen Franken über elf Jahre. Weitere Informationen über die verschiedenen Projekte: SNF Oliver Wenger Forschungsgruppe Oliver Wenger SNF Konrad Tiefenbacher Forschungsgruppe Konrad Tiefenbacher SNF Anna Marsano Forschungsgruppe Anna Marsano SNF Philipp Treutlein Forschungsgruppe Philipp Treutlein Interreg VarioPore Forschungsgruppe Maurizio Gullo Propelling Grant Medienmitteilung Universität Basel MolQ Webseite MolQ Neues Forschungszentrum für stabile Quantenbits Im März 2025 haben die Universitäten Basel, Bern und Salzburg das von der Wer- ner Siemens-Stiftung (WSS) unterstützte «Zentrum für molekulare Quantensys- teme" (MolQ) gegründet. Forschende wer- den hier neuartige supraleitende Qubits mit topologischem Schutz entwickeln und damit einen vielversprechenden An- satz für leistungsstarke, störungsresis- tente Quantencomputer verfolgen. Phy- sik, Chemie und Theorie treffen dabei auf neuartige molekulare Materialien mit dem Ziel, die Grundlagen für skalierbare und energieeffiziente Quantencomputer zu legen. Dazu werden die Forschenden neu entwickelte Moleküle mit einem Spin auf Supraleitern deponieren, sodass ein neuer topologischer Supraleiter entsteht. Aufgrund der Topologie sollen Quanten- zustände in diesem System besser ge- schützt sein und eine längere Kohärenz- zeit besitzen als bei anderen Quantensys- 27 SNI INSight Juni 2025
Neuigkeiten aus dem SNI-Netzwerk 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. For- schende der Universität Basel haben Bakterien mit- hilfe eines AFM angestochen und so einen Angriff simuliert. Auf diese Weise konnten sie zeigen, dass die Bakterien ihre Nano-Waffe erst dann zusammen- bauen und abfeuern, wenn ihre Zellhülle bei einem Angriff beschädigt wird. Vor allem Mitchell Brüderlin, Doktorand der SNI- Doktorandenschule, hat diese Arbeiten in den Grup- pen der Professoren Marek Basler und Roderick Lim (Biozentrum, Universität Basel) durchgeführt und war Erstauthor der Publikation in Science Advances. SNI-Post mit Video Originalpublikation Auf Origami basierendes künstliches Herzgewebe Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben im Rah- men eines Nano-Argovia-Projekts eine neue Methode entwickelt, um künstliches Herzgewebe herzustel- len. In Form eines Pflasters könnte das mehrschich- tige Gewebe beispielsweise bei einem Herzinfarkt den Heilungsprozess des abgestorbenen Gewebes unterstützen. Die Forschenden der Hochschule für Life Sciences FHNW, der Universität Basel und des Industriepartners Omya AG veröffentlichten ihre Er- gebnisse kürzlich in dem Wissenschaftsjournal ACS Biomaterials Science & Engineering. SNI-Post Originalpublikation Mitchell Brüderlin hat im Rahmen seiner Doktorarbeit an der SNI-Doktoran- denschule untersucht, wie sich Bakterien gegen einen Angriff wehren. Forschende haben ein mehrschichtiges, funktionelles künstliches Herzge- webe 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 Makrostruk- tur kam es zu einer Faltung des Gewebes (Herzmodell in der Mitte). Insge- samt konnten die Forschenden die Kontraktionsfähigkeit des Gewebes erheblich verbessern. (Bild: FHNW und Universität Basel, CC BY-NC-ND 4.0) 28 SNI INSight Juni 2025
Neue Methoden zur Charakterisie- rung biokonjugierter Nanopartikel Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben zwei neue spektroskopische Verfahren entwickelt, um funkti- onelle Gruppen auf Metalloxid-Nanopartikeln quan- titativ zu bestimmen – eine wichtige Voraussetzung für die gezielte Biokonjugation mit biologisch akti- ven Molekülen wie Antikörpern. Die Methoden ba- sieren auf Fluoreszenz- bzw. UV-Vis-Spektroskopie und wurden erfolgreich an Hafniumoxid-Nanopar- tikeln getestet. Die SNI-Doktorandin Elizaveta Mak- simova aus dem Team von Prof. Dr. Jonathan de Roo hat diese Studien durchgeführt und zusammen mit ihren Kollegen in Small Structures veröffentlicht. SNI-Post Originalpublikation Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben zwei neue Spektroskopie-Metho- den entwickelt, mit denen sich funktionelle Gruppen auf der Oberfläche von Metalloxid-Nanopartikeln quantifizieren lassen. (Elektronenmikroskopische Aufnahme: Departement Chemie und Nano Imaging Lab, Universität Basel) Video zum Weltquantentag Zum Weltquantentag am 14. April – im Internatio- nalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technolo- gie – haben wir einen Blick hinter die Kulissen der Quantenforschung an der Universität Basel gewor- fen. In einem kurzen Video erzählen Forschende des Departements Physik der Universität Basel, in wel- chen Bereichen der Quantenwissenschaft sie arbei- ten und warum diese Forschung ohne Nanowissen- schaft und Nanotechnologie nicht möglich wäre. Video «Quantum needs Nano» In dem kurzen Video erklären verschiedene Forschende aus dem SNI-Netz- werk, warum sie „Nano“ für ihre Quantenforschung benötigen. Internationaler Frauentag Pünktlich zum Internationalen Frauentag am 8. März haben wir ein Video mit Prof. Dr. Andrea Hofmann (Departement Physik, Universität Basel) veröffent- licht, in dem die junge Physikerin über ihre For- schung zum Transport in Halbleitern spricht, die dazu dient, Qubits zu realisieren. Video über die Forschung von Andrea Hofmann SNI-Post Andrea Hofmann beschreibt ihre Forschung zum Transport in Halbleitern in einem kurzen Video. 29 SNI INSight Juni 2025
In einem kurzen Video erklärt Ilaria Zardo ihre Forschung an Phononen. Internationaler Tag der Mädchen und Frauen in der Wissenschaft Am 11. Februar 2025 haben wir den Internationalen Tag der Mädchen und Frauen in der Wissenschaft gefeiert. Da 2025 zudem das Internationale Jahr der Quantenwissenschaften und -technologie ist, lag es nah, mit einer Wissenschaftlerin zu sprechen, die für zahlreiche Frauen ein Vorbild sein kann und sich mit ihrer Forschung an der Grenze zwischen Nano- und Quantenwissenschaften bewegt. In einem kur- zen Video erklärt Prof. Dr. Ilaria Zardo ihre For- schung auf dem Gebiet der Nano-Phononik am De- partement Physik der Universität Basel. SNI-Post mit Video über die Forschung von Ilaria Zardo Inspirierender User-Event des Nano Imaging Labs Spannende Einblicke in aktuelle Forschungsarbeiten in Zusammenarbeit mit dem Nano Imaging Lab des SNI konnten die etwa 50 Besucher:innen des User- Event erleben. Die Beiträge belegten eindrucksvoll, wie breit das Anwendungsspektrum des Nano Ima- ging Lab (NI Lab) ist – von Cryo-Focused Elektronen- strahldeposition und Magnetkraftmikroskopie bis hin zu biomedizinischen Anwendungen. Auch die Industrie war vertreten: Delta Mem AG und ANAXAM zeigten, wie elektronenmikroskopische Analysen zur Produktoptimierung beitragen. Abgerundet wurde der Anlass durch eine Labtour und anregende Gespräche beim Networking. Und schon jetzt kön- nen wir uns auf den nächsten Event am 7. April 2026 freuen. SNI-Post Vielfältig und informativ war der User Event des Nano Imaging Labs im April 2025. Marcus Wyss demonstriert in Echtzeit, welche faszinierenden Strukturen mit dem Rasterelektronenmikroskop in der Natur zu finden sind und wie sich Oberflächen mithilfe eines fokussierten Ionenstrahls manipulieren lassen. (Bilder: Nano Imaging Lab, SNI, Universität Basel) Winzige Welten, grosse Wirkung Echtzeit-Mikroskopie begeistert Kollegium Ende April hatte Dr. Marcus Wyss, Leiter des Nano Imaging Labs am SNI, das Kollegium der mechanisch- technischen Abteilung (MTA) der allgemeinen Ge- werbeschule (AGS) Basel zu Gast. In einem Vortrag stellte der Nanowissenschaftler Marcus Wyss den Besucher:innen die Aktivitäten des Swiss Nanosci- ence Institutes der Universität Basel vor, berichtete über verschiedene Forschungsprojekte des Nano Imaging Labs (NI Lab) und führte in die Rasterelekt- ronenmikroskopie ein. SNI-Post 30 SNI INSight Juni 2025
Während des Besuchs bei ANAXAM besichtigten die Studierenden der Nanowissenschaften auch das Swiss Light Source Synchrotron des Paul Scherrer Instituts. (Foto: N. Stebler, SNI, Universität Basel) Mehr als nur einen Quantensprung voraus Nanostudierende blicken hinter die Kulissen der Industrie In der Vorlesung «Anwendungen der Nanowissen- schaften in der Industrie» haben Studierende die Möglichkeit, unterschiedliche Unternehmen und Forschungseinrichtungen kennenzulernen. Ziel der Veranstaltung ist es, nicht nur theoretisches Wissen zu vermitteln, sondern den Studierenden auch di- rekte Einblicke in Unternehmen zu geben und so konkrete Perspektiven für ihre berufliche Zukunft aufzuzeigen. Die ehemalige Nano-Studentin Nadya Stebler hat Studierende auf einer dieser Exkursionen zum Tech- nologietransferzentrum ANAXAM begleitet und dann einen Bericht für die Campus Stories der Uni- versität Basel geschrieben. Campus Stories, Universität Basel Exzellente Einblicke in die Nanowis- senschaften Studierende überzeugen bei «Small Talk» Unsere Bachelor-Studierenden der Nanowissenschaf- ten haben wieder einen erfolgreiche «Small Talk» organisiert – ihre eigene kleine Nano-Konferenz in Basel! Sie präsentieren dort bei Vorträgen und während einer Poster-Session Ergebnisse aus den Blockkur- sen, die sie in den vergangenen Monaten an verschie- denen Departementen und Institutionen absolviert haben. Forschende aus den Departementen Physik, Chemie und dem Biozentrum haben diese Präsenta- tionen begutachtet – und waren erneut von der he- rausragenden Qualität beeindruckt. Vielen Dank an alle, die dabei waren! Besonders hervorgehoben wurden die beiden Poster von Linus Wesp und Eduard Basler, die dafür den Preis für das beste Poster bekommen haben! Eduard hat zudem mit dem besten Vortrag überzeugt und Sarah Vogel mit dem besten Posterdesign. Herzlichen Glückwunsch! SNI-Post Exzellente Vorträge und inspirierende Diskussionen an den Postern – auch im Jahr 2025 war die Veranstaltung «Small Talk» wieder ein Erfolg. 31 SNI INSight Juni 2025
Farben ohne Farbstoffe Wissenschaft zum Anfassen beim Open Day des phaenovums in Lörrach Am letzten Samstag im Mai war das SNI beim Open Day des Schülerforschungszentrums phaenovum Lörrach dabei. Es war ein rundum gelungener Anlass mit vielen interessierten Kindern, Jugendlichen und Eltern. Neben Information rund ums Nanostudium an der Universität Basel gab`s am SNI-Stand bunte Schokolade ganz ohne Farbstoffe. SNI-Post Schülerforschungszentrum phaenovum Lörrach Beim Open Day des Schülerforschungszentrums phaenovum in Lörrach gab es bunte Schokolade und Informationen rund um strukturelle Farben. Wissenschaft trifft Kunst: Ein kreativer Workshop mit Beteili- gung des SNI im Cartoon Museum Basel! Im Rahmen der Let`s Science Initiative der IBSA Foundation nutzte das Team des Swiss Nanoscience Institute (SNI) dieses Jahr die Gelegenheit, mit Schüler:innen verschiedener Schulen die faszinie- rende Verbindung zwischen Wissenschaft und Kunst am Cartoonmuseum zu erkunden. Der erste Anlass fand am 1. April mit der Primarschule Dreirosen statt und war ein voller Erfolg. Auch die drei folgenden Workshops boten eine gute Gelegenheit Wissen- schaft mal von einer anderen Seite zu präsentieren. Video-Impressionen Wissenschaft und Kunst sind oft recht nah beinander. Das SNI hatte im ers- ten Halbjahr 2025 viermal die Gelegenheit dies mit Schüler:innen verschie- denen Alters im Cartoonmuseum zu erkunden. 32 SNI INSight Juni 2025
SNI INSight Einblicke in Forschung und Aktitvitäten am Swiss Nanoscience Institute Impressum: Designvorschlag: STUDIO NEO Konzept, Text und Layout: C. Möller, B. Utinger, M. Poggio Korrektorat: C. Wirth Bilder: C. Möller und angegebene Quellen © Swiss Nanoscience Institute, Juni 2025 Titelbild: Im Rahmen eines Nano-Argovia-Projekts bringen Forschende mit einer hochmodernen Sputteran- lage im Park Innovaare hauchdünne Beschichtun- gen auf. 33 SNI INSight Juni 2025
Universität Basel Petersplatz 1 Postfach 2148 4001 Basel Schweiz www.unibas.ch Swiss Nanoscience Institute Universitat Basel Klingelbergstrasse 82 4056 Basel Schweiz www.nanoscience.ch Educating Talents since 1460.