SNI INSight Dezember 2025
This issue provides insights into research and activities at the Swiss Nanoscience Institute, covering topics such as Nobel Prize discussions, doctoral achievements, Nano Image Awards, and new alumni leadership introductions.
Geschafft Erfolgreicher Abschluss der Doktorarbeiten Gewechselt Der neue AlumniNano-Vorstand stellt sich vor Gewonnen Ausgezeichnete Bilder des Nano Image Awards 2025 Gefragt Forschende aus dem SNI-Netzwerk über Nobelpreise 2025 SNI INSight Dezember 2025 Einblicke in Forschung und Aktivitäten am Swiss Nanoscience Institute
3 Editorial 4 Bedeutung des Nobelpreises für Chemie 2025 Jonathan de Roo im Interview über Metal-Organic Frameworks (MOFs) 7 Bedeutung des Nobelpreises für Physik 2025 Christoph Bruder und Andrea Hof- mann im Interview über Quanten- mechanik in makroskopischen Systemen 10 Wissenschaft trifft Ästhetik Gewinnerbild des Nano Image Awards 2025 12 Mit Licht das kollektive Verhalten von Elektronen untersuchen Portrait über Tomasz Smoleński 15 Förderung von SNI-Mitgliedern 17 Erfolgreiche Verteidigung von Doktorarbeiten 22 Wissenschaft trifft Ästhetik Gewinnerbild des Nano Image Awards 2025 24 20 Jahre seit dem ersten Bachelor-Abschluss Ein guter Grund zurück zu blicken und zu feiern 25 Spannende Karrierewege nach dem Nanostudium Neue Absolventenbroschüre 26 Neue Vorstände im Nano- verein und bei AlumniNano 27 Gastbeitrag AlumniNano-Vorstand Wie geht es weiter? 28 Wissenschaft trifft Ästhetik Gewinnerbild des Nano Image Awards 2025 30 Nano.Neugier Ideen für Experimente und Basteleien 32 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 Dezember 2025
Liebe Kolleginnen und Kollegen, liebe Nano-Interessierte Es war viel los in den letzten Monaten in unserem Netzwerk. Zahlreiche Doktorie- rende der SNI-Doktorandenschule haben erfolgreich ihre Arbeiten verteidigt und Studierende ihr Studium abgeschlossen. Sie alle können Mitglieder der Alumni- Nano-Organisation werden, in der Nano- Absolvent:innen vereint sind und sich regelmässig zum Austausch treffen. Die- ses dynamische Netzwerk bietet für alle eine ideale Gelegenheit Kontakte auf- recht zu halten und neue zu knüpfen – was gerade in Zeiten, in denen die Jobsu- che nach dem Abschluss nicht leicht ist, ein entscheidender Vorteil sein kann. In der AlumniNano-Organisation hat es Ende des Jahres einen Wechsel im Vor- stand gegeben. In dem Gastbeitrag dieses «SNI INSight» hören wir, welche Pläne der neue Vorstand für die kommenden Mo- nate und Jahre hat. Aufsehen erregt in der Wissenschafts- gemeinschaft im Herbst jedes Jahr die Ankündigung der Nobelpreise für Medi- zin, Physik und Chemie. Auch in diesem Jahr wurden Forschende ausgezeichnet, die auf Gebieten tätig waren, die für Mit- glieder des SNI-Netzwerks hohe Relevanz besitzen. Wir haben daher SNI-For- schende zu den Nobelpreisthemen in Chemie und Physik interviewt. Die Forschung innerhalb des SNI geht weit über diese Themen hinaus – das spie- gelt sich sowohl in der Rubrik über zuge- sprochene Fördergelder wider wie auch in der Kurzvorstellung der in den letzten Monaten abgeschlossenen Doktorarbeiten innerhalb der SNI-Doktorandenschule. Kompakt miterleben, welch spannende Forschung innerhalb unseres Netzwerks betrieben wird, kann man auch bei SNI- Veranstaltungen wie dem NanoTec Apéro und dem Annual Meeting – die ja beide in der zweiten Jahreshälfte stattfinden. Der ständige Zustrom neuer Mitglie- der in unser Netzwerk bedeutet, dass sich diese Themen ständig ändern und weiter- entwickeln. Mit Tomasz Smoleński, der Anfang des Jahres als Assistenzprofessor am Departement Physik mit dem Aufbau einer Gruppe begonnen hat, haben wir nun beispielsweise einen Experten für Quanten-Opto-Elek-tronik in unserem Netzwerk gewonnen.. Neben einem Portrait über seine For- schung und den oben erwähnten Themen fassen wir in diesem «SNI INSight» zahl- reiche Neuigkeiten der letzten Monate über Veranstaltungen und Publikationen zusammen. All diese Aktivitäten im Bereich For- schung, Dienstleistungen, Ausbildung, Öffentlichkeitsarbeit und Administration sind nur möglich dank unserer engagierten Mitglieder und Mitarbeiten- den. Für den Einsatz und die Unterstützung bei unserem Ziel, Nanowissenschaften und Nanotechnologie zum Wohle der Gesellschaft einzusetzen danke ich euch allen ganz herzlich. Ich freue mich auf neue Ideen und eine inspirierende Zusammenarbeit im neuen Jahr und wünsche euch frohe Feststagen und einen entspannten Jahreswechsel. Prof. Dr. Martino Poggio, SNI-Direktor 3 SNI INSight Dezember 2025
SNI INSight: Wofür gab es den dies- jährigen Nobelpreis in Chemie? Jonathan de Roo: Der Preis wurde für die Entwicklung von Metal-Organic Frameworks verliehen – kristalline Mate- rialien, die aus Metallionen oder -clustern bestehen, die durch organische Liganden verbunden sind. Diese Strukturen besit- zen unzählige Poren und damit eine rie- sige innere Oberfläche. Dadurch eignen sie sich hervorragend, um grosse Mengen an Gasen oder Flüssigkeiten zu speichern oder zu trennen. Das Spannende ist: Durch die gezielte Wahl des Metalls und der Liganden lässt sich die Porengrösse und damit auch die Funktionalität und Stabilität der MOFs steuern. Diese sogenannte retikuläre Che- mie erlaubt also ein rationales Design – im Gegensatz zur früher oft zufallsgetrie- Bedeutung des Nobelpreises für Chemie 2025 Jonathan de Roo im Interview über Metal-Organic Frame- works (MOFs) Am 10. Dezember 2025 wurde in Stockholm der Nobelpreis für Chemie an die Professoren Dr. Susumu Kitagawa, Dr. Richard Robson und Dr. Omar M. Yaghi verliehen. Die drei Forschenden wurden für ihre bahnbrechenden Arbeiten an metall-organischen Gerüstverbindun- gen, den sogenannten Metal-Organic Frameworks (MOFs), ausge- zeichnet. Diese hochporösen Materialien bestehen aus Metallionen und organischen Verbindungselementen (Liganden). Aufgrund ihrer immensen inneren Oberfläche können sie grosse Mengen an Gasen und Flüssigkeiten aufnehmen, speichern oder umwandeln – mit grossem Potenzial für verschiedenste Anwendungen. Im Interview erklärt Prof. Dr. Jonathan de Roo vom Departement Chemie der Uni- versität Basel, was die Faszination von MOFs ausmacht und wie seine Gruppe zu dieser Forschung beiträgt. oder Schadstoffe aus der Luft zu entfer- nen oder Schwermetalle aus Wasser zu filtern. Sogar die Gewinnung von Gold aus Meerwasser wird untersucht: Obwohl die Goldkonzentrationen gering sind, ist das aufgrund der riesigen Wassermengen dennoch interessant. Darüber hinaus können MOFs als Ka- talysatoren dienen. Dabei binden die um- zusetzenden Moleküle in den Poren an Metallionen oder funktionelle Gruppen, werden aktiviert und können chemisch umgesetzt werden. Wichtig ist dabei, dass das Produkt freigesetzt wird und sich die MOFs regenerieren lassen, damit sie wie- derverwendet werden können. Es gibt zahlreiche weitere Anwendun- gen, da sich die MOFs so gestalten lassen, dass sie ganz selektiv nur bestimmte Mo- leküle aufnehmen und gegebenenfalls auch wieder freisetzen. benen Synthesen neuer Materialien. So lässt sich zum Beispiel ganz gezielt ein MOF entwickeln, das Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) voneinander trennt, indem die Poren genau auf die Grösse des kleineren H2-Moleküls abgestimmt wer- den. SNI INSight: Welche Anwendungen sind für MOFs besonders vielverspre- chend? Jonathan de Roo: Die Einsatzmöglich- keiten sind enorm vielfältig. Ein oft ge- nanntes Beispiel ist das Sammeln von Wasser aus der Luft in trockenen Regio- nen – das Wasser wird dabei im MOF ge- speichert und kann durch Erhitzen wie- der freigesetzt werden. MOFs eignen sich aber auch, um CO2 4 SNI INSight Dezember 2025
Im Rahmen eines SNF Starting Grants ar- beiten wir daher an der Entwicklung von MOFs, die sich wieder in ihre Komponen- ten zerlegen lassen. Wenn also beispiels- weise ihre Fähigkeit Metalle zu absorbie- ren oder eine Reaktion zu katalysieren nachlässt, möchten wir in der Lage sein, sie wieder in ihre Ausgangsmaterialien zu zerlegen und damit die MOFs wieder neu aufzubauen – das ist ein Weg, um sie wirklich nachhaltig zu machen. SNI INSight: Woran arbeitet Ihr Team aktuell im Bereich MOFs? Jonathan de Roo: Wir sind erst vor etwa fünf Jahren in die MOF-Forschung einge- stiegen – über unsere Arbeiten an Metall- Oxo-Clustern – winzige Nanopartikel, die auch als Bausteine für MOFs verwendet werden können. Uns interessiert insbe- sondere, wie Liganden und Oberflächen- chemie die Stabilität, Funktion und Syn- these beeinflusst. Dazu analysieren wir, welche moleku- lare Zusammensetzung die MOFs im De- tail besitzen. Mit den aktuellen Formeln bekommen wir nur die idealisierte Kris- tallstruktur, sehen aber Defekte nicht. Es sind aber oft gerade die Defekte, welche die besonderen Fähigkeiten wie katalyti- sche Aktivität ausmachen. Die genaue Strukturformel zu kennen, ist dabei nicht nur wissenschaftlich interessant, son- dern auch bei patentrechtlichen Fragen von enormer Bedeutung. In einer Studie haben wir die genaue Zusammensetzung bekannter MOFs unter- sucht, darunter das weit verbreitete UiO- 66. Laut Literatur besteht es aus Zirko- nium-Oxo-Hydroxo-Clustern (Zr6O4(OH)4) und den organischen Liganden. Unsere Analysen mittels Kernspinresonanzspek- troskopie (NMR), thermogravimetrischen Analysen (TGA) und UV-Vis-Spektrosko- pie haben nun gezeigt, dass auch andere Ionen wie Chlor in dem metallorgani- schen Gerüst zu finden sind. Für die Ent- wicklung neuer und besserer MOFs ist diese Kenntnis der genauen Zusammen- setzung – also eine genaue Minimalfor- mel – sehr wichtig und daran arbeiten wir. Ein weiteres Beispiel unserer For- schung zu MOFs liefert ein von der SNI- Doktorandenschule gefördertes Projekt in Zusammenarbeit mit der Fachhoch- schule Nordwestschweiz. Der ehemalige SNI-Doktorand Ajmal Roshan Unniram Parambil hat dabei in den letzten Jahren Experimente und Computersimulationen kombiniert, um unterschiedliche, be- kannte MOFs genauer zu untersuchen und auf den Ergebnissen basierend neue Gerüste gezielt zu entwerfen. Dabei zeigte sich unter anderem, 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 Clus- ter mithilfe spezieller «amphiphiler» Li- ganden, die sowohl wasserliebende als auch wasserabweisende Teile enthalten, zu dünnen Schichten selbst zusammenfü- gen – wir also in der Lage sind zweidimen- sionale MOFs zu synthetisieren, die künf- tig als Bausteine für neue, massgeschnei- derte Materialien dienen können. SNI INSight: Welche Herausforde- rungen bestehen bei der praktischen Anwendung von MOFs? Jonathan de Roo: Es gibt mehrere Hür- den und Herausforderungen. Zum einen die Kosten: Je spezifischer ein MOF auf eine bestimmte Porengrösse oder Funk- tion zugeschnitten ist, desto aufwendiger wird die Herstellung. Auch die Stabilität ist ein Thema – MOFs sind keine massiven Materialien wie Beton. Manche sind in saurem Milieu sta- bil, zerfallen aber in alkalischen Lösungen oder in Wasser. Temperatur und mechani- sche Belastung spielen ebenfalls eine Rolle hinsichtlich der Stabilität. Ein weiterer Aspekt ist ihre Wiederver- wendung. Im Prinzip kann man MOFs für mehrere Zyklen verwenden. Aber irgend- wann leidet dann meist die Effektivität. Jonathan de Roo nutzt Metall-Oxo-Cluster als Bausteine für MOFs. 5 SNI INSight Dezember 2025
SNI INSight: Welchen Rat würden Sie jungen Forschenden geben, die in die MOF-Forschung einsteigen möchten? Jonathan de Roo: Der Nobelpreis wür- digt die Pionierleistungen – aber die For- schung an MOFs steht noch lange nicht am Ende. Es gibt viele fundamentale, of- fene Fragen: Welche Rolle spielen De- fekte? Sind amorphe Gerüste vielleicht besser als kristalline? Wie lässt sich die Stabilität weiter verbessern? Kurz gesagt: Es gibt noch sehr viel zu ent- decken. Für junge Forschende ist das ein spannendes Feld mit grossem Potenzial – sowohl für Grundlagenforschung als auch für Anwendungen. Weitere Informationen: Forschungsgruppe de Roo Medienmitteilung Nobelpreis Chemie 2025 Prof. Dr. Jonathan De Roo ist seit 2024 Associate Professor am Depar- tement Chemie der Universität Ba- sel. Er hat an der Universität Gent Chemie studiert und über die Ober- flächenchemie von Metall-Oxid-Na- nokristallen promoviert. Als Post- doktorand an der Columbia Univer- sity (USA) hat er Kristallisationsme- chanismen und massgeschneiderte Liganden erforscht. Diese For- schung hat er in Basel fortgeführt, als er dort 2019 eine Assistenzpro- fessur mit Tenure-Track antrat und begann seine eigene Forschungs- gruppe «Nano-materialien für die Gesellschaft» aufzubauen. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Entwicklung und Oberflächenchemie von Nanomate- rialien, insbesondere von Metall- Oxid-Clustern und Nanokristallen, mit Anwendungen in Katalyse und Umweltsanierung. Verschiedene MOFs und ihre Anwendungen (Image: © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences) Jonathan de Roo 6 SNI INSight Dezember 2025
Bedeutung des Nobelpreises für Physik 2025 Christoph Bruder und Andrea Hofmann im Interview über Quantenmechanik in makros- kopischen Systemen Bei der Nobelpreisverleihung am 10. Dezember haben die Professoren Dr. John Clarke, Dr. Michel H. Devoret und Dr. John M. Martinis für die Entdeckung des makroskopischen quantenmechanischen Tunnelns und der Energiequantisierung in einem elektrischen Stromkreis den Nobelpreis in Physik 2025 verliehen bekommen. Ihre Experimente zeigen, dass Quanteneffekte nicht nur in der Nano- und Mikrowelt eine Rolle spielen, sondern auch in grösseren, makroskopischen Systemen relevant sind. Christoph Bruder und Andrea Hofmann vom Departe- ment Physik sprechen im Interview über diese bahnbrechende Forschung. SNI INSight: Wofür genau haben die drei Forschenden den Nobelpreis für Physik bekommen? Christoph Bruder: Clarke, Devoret und Martinis haben bereits in den 1980er Jah- ren experimentell belegt, dass ein Schalt- kreis aus supraleitenden Komponenten quantenmechanische Effekte zeigt – ob- wohl es sich um ein grosses System han- delt und eine Vielzahl von Teilchen be- teiligt sind. Zu der Zeit, als sie diese Experimente durchgeführt haben, war das Phänomen des quantenmechanischen Tunnelns be- reits seit einiger Zeit bekannt. Man hatte beobachtet, dass einzelne Quantenteil- chen durch eine isolierende Barriere hin- durchtreten können – ganz anders als uns das aus der Makrowelt vertraut ist. Denn ein Ball, den wir gegen eine Wand werfen, prallt zurück und taucht nicht auf der anderen Seite wieder auf. Aber es war unklar, ob dieses Phänomen prinzi- piell auch in der makroskopischen Welt auftreten kann und wo die Grenze ist, bei der Quanteneffekte eine Rolle spielen. Die jetzt prämierten Wissenschaftler haben mit ihren Experimenten erstmals gezeigt, dass wir diesen Tunnel-Effekt auch in einem makroskopischen System beobachten können. SNI INSight: Wie haben sie das ge- macht? Christoph Bruder: Die drei Preisträger haben einen Schaltkreis aus zwei Supra- leitern verwendet, die durch eine dünne isolierende Barriere getrennt wurden, und somit sogenannte Josephson-Kon- takte hergestellt. Durch die isolierende Barriere erfolgte dann das Tunneln der Teilchen. Dies war allerdings nur mög- lich, da sie das System sehr stark abkühl- ten und vor allem effektiv isolierten, so- dass Störungen von aussen die Effekte nicht maskieren konnten – was eine tech- nische Herausforderung war. In ihren Experimenten konnten sie nachweisen, dass sich alle geladenen Teil- chen im Supraleiter einheitlich verhiel- ten. Vereinfacht gesagt, gibt es in dem System zwei Zustände: bei einem fliesst Strom ohne Spannung, bei dem anderen Zustand tritt eine Spannung auf, wenn Strom fliesst. In den Experimenten zeig- ten die drei Forscher, dass alle Teilchen trotz der Barriere gemeinsam zwischen diesen beiden Zuständen tunnelten. Zudem haben sie nachgewiesen, dass das System quantisiert ist, was bedeutet, dass es nur bestimmte Mengen an Energie aufnehmen und abgeben kann. SNI INSight: Was ist so besonders daran? Christoph Bruder: In grösseren, makro- skopischen Systemen verschwinden 7 SNI INSight Dezember 2025
quantenmechanische Effekte oft durch Wärme oder Wechsel- wirkungen mit der Umwelt. Es ist schwer, ein makroskopisches System so sauber abzuschirmen, dass äussere Einflüsse die Quanteneffekte nicht zudecken. Das haben die drei Nobelpreisträger geschafft und damit zum ersten Mal experimentell belegt, dass auch grosse Systeme nach den Regeln der Quantenmechanik funktionieren können. Dank dieser Ergebnisse konnte dann begonnen werden, mak- roskopische Quantensysteme gezielt aufzubauen und neue Technologiefelder wie Quantencomputing, Quantensensorik oder Quantenkommunikation zu entwickeln – die auch im Netz- werk des SNI eine wichtige Rolle spielen. SNI INSight: Welche Rolle spielen die beschriebenen Er- kenntnisse in Ihrer Forschung? Andrea Hofmann: Die sogenannten Josephson-Kontakte, in denen das makroskopische Tunneln beobachtet wurde, bil- den den Grundbaustein unserer Forschung. Wir nutzen die Tatsache aus, dass die Quanten-Eigenschaften während des Tunnelns erhalten bleiben, um aus solchen Kontakten Quan- ten-Bits oder Qubits (so etwas wie Bits für den klassischen Computer, aber mit Quanteneigenschaften) zu bauen. Ein weiterer interessanter Aspekt dieser Kontakte liegt in ihrer Nicht-Linearität: während konventionelle Induktoren linear sind, können wir mit Josephson-Kontakten relativ ein- fach nichtlineare elektrische Bauteile bauen. Das ist zum Bei- spiel interessant, um hochsensible Verstärker herzustellen. Christoph Bruder hat sich früher intensiv mit Josephson-Kontakten beschäftigt. In der Forschung von Andrea Hofmann bilden diese besonde- ren Kontakte die Grundlage für ihre Forschung. 8 SNI INSight Dezember 2025
Christoph Bruder ist Professor für Theoretische Physik am Departement Physik der Universität Basel. Seit Gründung des SNI ist er ein aktives Mitglied unseres interdisziplinären Netz- werks und Vertreter des Departements Physik in der Unter- richtskommission für den Studiengang Nanowissenschaften. Nach seiner Promotion an der ETH Zürich und einem Post- doc in den USA beschäftigte sich Christoph Bruder zu Beginn der 90er Jahre am KIT in Karlsruhe intensiv mit Josephson- Kontakten und Quantentransport. Seit 1998 ist er Professor an der Universität Basel und erforscht die theoretischen Grundlagen von Quanteneffekten in mesoskopischen Syste- men – etwa die Kopplung winziger mechanischer Resonato- ren mit Licht oder elektrischem Strom sowie Systeme aus wenigen supraleitenden Qubits. Ziel ist ein besseres Verständ- nis von Transport im Nanobereich, die Entwicklung ultrasen- sitiver Messmethoden, die Erforschung von Sychronisati- onsphänomenen im Quantenbereich sowie Anwendungen des maschinellen Lernens in der Physik. Weitere Informationen: Forschungsgruppe Christoph Bruder Forschungsgruppe Andrea Hofmann Medienmitteilung Nobelpreis Physik 2025 Andrea Hofmann ist Assistenzprofessorin am Departement Physik der Universität Basel und leitet die Forschungsgruppe «Quantum Electronic Devices». Sie studierte und promovierte an der ETH Zürich und war danach im Rahmen eines Marie-Curie-Individual-Fellowships als Postdoc am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria). Danach arbeitete sie als Risk Modeller bei Swiss Re in Zürich. Seit Oktober 2021 leitet sie an der Universität Basel ihre eigene Forschungsgruppe, die sich auf Transport- messungen in Halbleiter-Nanostrukturen bei tiefen Tempera- turen spezialisiert hat. SNI INSight: Können Sie Ihre Ansätze noch etwas kon- kreter beschreiben? Andrea Hofmann: Grob gesagt untersuchen wir, wie sich der Tunneleffekt verändert, je nachdem welche Eigenschaft die Tunnelbarriere hat. Etwas präziser ausgedrückt untersu- chen wir die mikroskopischen Zustände, die dafür sorgen, dass einzelne Teilchen-Paare zwischen den zwei Supraleitern ausgetauscht werden können, ohne ihre quantemechani- schen Eigenschaften zu verlieren. Diese mikroskopischen Zustände sind von den Eigenschaften der Barriere abhängig. Wir bauen nun also Barrieren aus Halbleitern wie Germa- nium und können so bestimmte Eigenschaften von Germa- nium ausmessen. Mit diesem Wissen können wir dann wie- derum Verstärker und Quantenbits aus unseren Supraleiter- Germanium-Supraleiter-Kontakten bauen. In einem anderen Experiment versuchen wir, einzelne Teilchen (sogenannte Löcher oder fehlende Elektronen) in Germanium in kleine Käfige, sogenannte Quantenpunkte, einzusperren. Wir wollen die quantenmechanischen Eigen- schaften dieser einzelnen Löcher auszunutzen, um Qubits herzustellen. Auch hier spielen Supraleiter eine wichtige Rolle: wir nutzen sie aus, um sehr sensible Detektoren (Resonatoren) zu bauen, mit denen wir die Qubits auslesen. Darüber hinaus arbeiten wir auch mit Graphen-Doppel- schichten – also etwas wie Blätter aus Kohlenstoff, die nur zwei Atomlage dick sind. Dort erzeugen wir mithilfe elektrischer Felder Quantenpunkte und Tunnelbarrieren. Diese Strukturen bieten eine besonders saubere und vielseitige Plattform, um neue Arten von Qubits und Quantentransportphänomenen zu erforschen. All diese Experimente führen wir bei extrem tiefen Tempe- raturen durch – oft nur wenige tausendstel Grad über dem ab- soluten Nullpunkt – weil die empfindlichen Quanteneffekte sonst durch thermische Bewegung zerstört würden. Christoph Bruder (Bild: Departement Physik, Universität Basel) Andrea Hofmann (Bild: Universität Basel, F. Moritz) 9 SNI INSight Dezember 2025
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Wissenschaft trifft Ästhetik Einmal im Jahr suchen wir im Rahmen des Nano Image Awards die schönsten Bilder aus der Mikro- und Nanowelt. Die eingereichten Bilder liefern immer wieder faszinierende Einblicke in die Welt der winzigen Strukturen und verbinden Kreativität und Forschung auf beeindruckende, wunderschöne Art und Weise. Alina Dokgöz und Sina Saxer (FHNW) haben dieses kolorierte Gewinnerbild mit dem Titel «Woolcium- Microparticles» eingereicht. Es zeigt Kalziumkarbo- nat-Mikropartikel, synthetisiert durch Ausfällung aus Kalziumchlorid- und Ammoniumkarbonat-Lösungen. Die anderen prämierten Bilder finden Sie auf Seite 22 und 28. 11 SNI INSight Dezember 2025
Mit Licht das kollektive Verhalten von Elektronen untersuchen Ein neues Mitglied im SNI-Netzwerk ist Professor Dr. Tomasz Smoleński. Der Nachfolger des ehemaligen SNI-Direktors Professor Dr. Christian Schönenberger forscht seit Anfang Februar 2025 als Assistenzprofessor am Departement Physik der Universität Basel. Seine Leidenschaft gilt dem kollektiven Verhalten von Elektronen in 2D-Materialien. Zusammen mit seinem wachsenden Team unter- sucht er dieses mithilfe von Licht – auch mit einem Blick auf Anwen- dungen in Quantentechnologien. Verhalten von zahlreichen Elektronen Quanten-Opto-Elektronik heisst die Gruppe des neuen Assistenzprofessors Tomasz Smoleński am Departement Phy- sik der Universität Basel, der ab 2026 auch ein Projekt in der SNI-Doktorandenschule betreuen wird. Einfach gesagt untersucht Smoleński mit seinem Team, wie sich eine grosse Anzahl von Elektronen in verschiedenen Phasen und Materialien verhalten. Er ver- gleicht dieses Thema mit einem Vogel- schwarm, der sich in einem komplexen Muster bewegt, das sich von dem eines einzelnen Vogels unterscheidet. «Das komplexe Bewegungsmuster entsteht nicht dadurch, dass jeder Vogel dem ge- samten Schwarm folgt, sondern durch einfache Regeln – jeder Vogel reagiert le- diglich auf das Verhalten seiner Nach- barn. Ein ähnliches Prinzip gilt für Elek- tronen, wenn viele von ihnen zusammen- kommen», erklärt Smoleński. Denn auch Elektronen besitzen ein kol- lektives Verhalten, das sehr komplex sein kann – wie beispielsweise bei einem Sup- raleiter, der Strom verlustfrei leitet. Aller- dings ist dieses kollektive Verhalten oft schwierig vorherzusagen und zu berech- nen. Smoleński untersucht es daher mit- hilfe optischer, nicht-invasiver Methoden. Künstliche Materialien mit neuen Eigenschaften Als Untersuchungsmaterial verwenden Smoleński und sein Team zweidimensio- nale Van-der-Waals-Heterostrukturen. Diese Strukturen bestehen aus Schichten atomar dünner Materialien, die durch schwache Van-der-Waals-Kräfte zusam- mengehalten werden. Diese Eigenschaft ermöglicht es, verschiedene atomare Schichten in komplexen Heterostrukturen zu kombinieren, die völlig neue elektroni- sche Eigenschaften aufweisen können. Netzwerk «Van-der-Waals-Heterostrukturen bieten uns eine nahezu unendliche Anzahl neuer Materialien, die eine ideale Platt- form für unsere Untersuchungen darstel- len», erklärt Smoleński. «Ein einzigarti- ger Vorteil dieser Materialien besteht darin, dass sie es ermöglichen, die An- zahl der Elektronen in situ durch Anle- gen einer Spannung anzupassen, ohne das Material verändern zu müssen.» Diese Abstimmbarkeit der Eigenschaften unterscheidet diese Materialien von an- deren, die in der Quantenwissenschaft verwendet werden, und ist für die For- schenden von grosser Bedeutung. Untersuchungen mit Licht Um die Eigenschaften der Elektronen in den Heterostrukturen zu untersuchen, nutzt Smoleński verschiedene spektros- kopische – also optische – Methoden, die das Material selbst nicht verändern. 12 SNI INSight Dezember 2025
Tomasz Smoleński leitet die Quanten-Opto-Elektronik-Gruppe am Departement Physik der Universität Basel und gehört als Betreuer eines SNI PhD School-Projekts neu zum SNI-Netzwerk. Ganz vereinfacht gesagt, strahlt er Laser auf geschichtete Strukturen, die elektro- nische Phasen beherbergen, analysiert die spektralen Eigenschaften des reflek- tierten Lichts und erhält somit Informa- tion über die kollektiven Eigenschaften der Elektronen. Durch die Kombination optischer Methoden kann er die elektro- nischen Zustände, auch bekannt als Quantenphasen, in Bezug auf Raum, Zeit und Energie abbilden. Smoleński erklärt: «Diese Forschung ermöglicht es uns, of- fene grundlegende Fragen der Physik der kondensierten Materie zu beantworten und bietet neue Perspektiven für Quan- tentechnologien und Quantencompu- ting.» Erste Grants und Kollaborationen Die Aktualität dieser Forschung zeigt sich unter anderem darin, dass er kürz- lich einen ERC Starting Grant bekom- men hat, der ihm helfen wird, seine Gruppe weiter auszubauen und den For- schungszweig der Quanten-Opto-Elektro- nik am Departement Physik zu etablie- ren. Der Beginn dazu war auf jeden Fall schon sehr gut, berichtet Smoleński. Be- reits nach zwei Monaten in Basel konnte er mit den ersten Experimenten begin- nen. «Ein Labor war bereits renoviert und einen Teil der Ausstattung konnte ich von meinem Vorgänger Christian Schönen- berger übernehmen. Zusammen mit mei- nem Team von zurzeit vier Mitarbeiten- den richte ich nun weitere Labore ein. Und auch die Zusammenarbeit mit eini- gen Kollegen hat bereits begonnen.» Genau das hatte sich Tomasz Smoleński bei seiner Bewerbung in Basel erhofft – denn die Vielfalt von Forschungsgruppen, deren Fokus sehr eng mit den eigenen The- men verbunden ist, war für ihn besonders attraktiv: «Basel bietet für mich ein einzig- artiges kollaboratives Umfeld,» bestätigt er. So erfolgt beispielsweise eine Zusammen- arbeit mit Prof. Dr. Martino Poggio im Rahmen der SNI-Doktorandenschule, wo- für im letzten Call ein Projekt bewilligt wurde. Dabei ist geplant eine neue ein- zigartige Untersuchungsplattform zu ent- wickeln, welche die optische Spektrosko- pie aus dem Smoleński-Team mit der SQUID-on-tip (SOT)-Magnetometrie aus dem Poggio Lab kombiniert. Mit dieser Kombination werden die Forschenden physikalische Phänomene wie topologi- sche Phasen oder lichtinduzierte ferro- magnetische Materialien mit bisher nicht erreichter Sensitivität untersuchen kön- nen. In einer ebenfalls kürzlich gestarteten Zusammenarbeit mit dem Team von Prof. Dr. Patrick Maletinsky wollen die For- schenden mit der NV-Magnetometrie un- tersuchen, welche Auswirkung optische Anregungen auf Domänwände haben. Und auch die gemeinsame Nutzung von 13 SNI INSight Dezember 2025
Geräten, die im Labor von Smoleński zurzeit noch fehlen, funktioniert bestens. «Wir installieren ge- rade ein Glasfaserkabel zwischen unserem Labor und dem von Richard Warburton, damit wir seine Detek- toren nutzen können», nennt er als weiteres Beispiel für die gute Zusammenarbeit. Gut angekommen Auch in Basel selbst fühlt sich Tomasz Smoleński schon sehr wohl. Er geniesst die überschaubare Grö- sse, die es möglich macht in nur 5 Minuten mit dem Velo an die Uni zu fahren und auch über Mittag mal kurz seinen 1-jährigen Sohn sehen zu können. Die Schweiz hat er bereits seit einigen Jahren kennen und lieben gelernt. Denn von 2018 bis An- fang 2025 war er als Postdoktorand am Departement Physik der ETH Zürich, wo er sich bereits auf die Entwicklung neuartiger optischer Quantensensoren zum Nachweis und zur Visualisierung stark korre- lierter elektronischer Phasen in Van-der-Waals-Hete- rostrukturen fokussiert hat. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann an der Universität Warschau. Dort studierte er Informatik und Physik und schloss 2018 seine Doktorarbeit über Spektroskopie von Quanten- punkten ab. Tomasz Smoleński erachtet es als grosses Privileg nun in Basel als Assistenzprofessor in diesem inspi- rierenden Umfeld arbeiten zu können. Die zahlrei- chen verschiedenen Aufgaben wie Planung des La- bors, Bestellung von Geräten, Ausbildung von Stu- dierenden, Zusammenarbeit mit anderen Forschen- den und vieles mehr lassen keine Langeweile auf- kommen. «Zudem sind die wissenschaftlichen Fragestellungen, mit denen wir uns beschäftigen, sehr spannend und für zahlreiche Menschen von In- teresse», antwortet er auf die Frage, was ihn begeis- tert. «Mit unserer Forschung tragen wir zum Ver- ständnis der Welt auf der Nanoebene bei.» Weitere Informationen: Video mit Tomasz Smoleński Forschungsgruppe Tomasz Smoleński «Van-der-Waals-Heterostrukturen bieten uns eine nahezu unendliche Anzahl neuer Materialien, die eine ideale Plattform für unsere Untersuchungen darstellen.» Prof. Dr. Tomaz Smoleński Tomasz Smoleński und sein Team arbeiten mit Van-der-Waals-Heterostrukturen, die aus wenige atomaren Lagen unterschiedlicher Materialien bestehen. 14 SNI INSight Dezember 2025
Netzwerk Förderung von SNI-Mitgliedern Im letzten Halbjahr haben einige Mitglieder in unserem Netzwerk Fördergelder von verschiedenen Quellen zugesprochen bekommen. Hier eine kurze Beschreibung einiger Projekte. Datenbasierte Optimierung von Enzymen Prof. Dr. Michael Nash (Departement Chemie, Uni- versität Basel und ETH Zürich) hat ein neues Projekt zum Enzym-Engineering gestartet mit dem Ziel En- zyme gezielt zu verbessern – etwa für medizinische Anwendungen. Herausfordernd ist es dabei, meh- rere Eigenschaften gleichzeitig zu optimieren, zum Beispiel Aktivität, Stabilität und Spezifität. Das für vier Jahre vom Schweizer Nationalfonds unterstützte Projekt verbindet neue experimentelle und computergestützte Ansätze, um Enzymvarian- ten effizienter zu erforschen. Mit einer neu entwi- ckelten Methode namens Enzyme Proximity Sequen- cing werden die Forschende aus dem Team von Nash Tausende von Enzymvarianten in Hefezellen gleich- zeitig testen und besonders leistungsfähige Varian- ten identifizieren. Am Beispiel des für Krebsthera- pien wichtigen Enzyms Asparaginase soll so gezeigt werden, wie sich Enzyme künftig gezielter und da- tenbasiert statt durch Zufall verbessern lassen. Neue Wege in der Nitratproduktion und Photochemie Gleich zwei ERC Advanced Grants gingen in der letz- ten Ausschreibungsrunde an zwei langjährige SNI- Mitglieder aus dem Departement Chemie der Uni- versität Basel. Prof. Dr. Thomas Ward geht bei seinem Projekt völlig neue Wege um Stickstoff in einer für Pflanzen verfügbaren Form herzustellen. Er möchte ein effi- zientes Verfahren entwickeln, um den wichtigen Pflanzennährstoff mit einem geringeren Energiever- brauch und weniger Emissionen herzustellen. Häufig wird Stickstoff für die Landwirtschaft in Form von Ammoniak produziert – basierend auf der Reduktion von N2 zu NH3. Ward setzt bei seinem An- satz auf einen Oxidationsprozess und plant Nitrat herzustellen – das ebenfalls von Pflanzen gut aufge- nommen werden kann. Die Forschenden werden dazu Metalloenzyme aus Bakterien und Archäen umprogrammieren, um Weitere Informationen: Forschungsgruppe Michael Nash Forschungsgruppe Thomas Ward Michael Nash bespricht mit seinem Doktoranden Marco Ernst Ergebnisse auf dem Weg zur Verbesserung von Enzmen. 15 SNI INSight Dezember 2025
Weitere Informationen: Forschungsgruppe Oliver Wenger Forschungsgruppe Martino Poggio Forschungsgruppe Tomasz Smoleński Forschungsgruppe Richard Warburton Uni News PHOQUS Forschungsgruppe Dominik Zumbühl Interreg Projekt UpQuantVal endlich wollen die Forschenden das Verständnis von Magnetismus verbessern und untersuchen, wie Van- der-Waals-Materialien für zukünftige Anwendungen in ultrakleinen magnetischen Bauteilen oder Spei- chern genutzt werden könnten. Quantenzustände mit Licht beeinflussen und steuern Der seit Anfang 2025 neu am Departement Physik der Universität Basel tätige Prof. Dr. Tomasz Smoleński hat in den letzten Monaten sowohl einen ERC Starting Grant wie auch ein SNF-Spark-Projekt bekommen. Im Rahmen des ERC Starting Grant, der für fünf Jahre finanziert ist und im Januar 2026 beginnen soll, werden Forschende aus der Smoleński-Gruppe untersuchen, wie Licht die Eigenschaften neuartiger Quantenmaterialien selektiv verändern kann. Die untersuchten Van-der-Waals-Heterostrukturen be- stehen aus nur wenigen Atomschichten und beher- bergen kollektive elektronische Zustände, die sich so verhalten, als wären sie einem extrem starken künstlichen Magnetfeld ausgesetzt – obwohl kein reales Magnetfeld angelegt wird. Das Projekt zielt darauf ab, zu verstehen, wie Licht diese empfindli- chen Quantenzustände beeinflussen und steuern kann. Langfristig sollen diese Erkenntnisse neue Wege für die optische Steuerung von Quantenpha- sen eröffnen – ein wichtiger Schritt in Richtung zu- künftiger Quanten- und Nanotechnologien. Im Rahmen des SNF-Spark-Projekts wird das Team von Smoleński eine neuartige quantenoptische Schnittstelle implementieren, um die Dynamik von Elektronen zu erfassen, die in zweidimensionalen Materialien exotische Zustände bilden. Dieser Ansatz könnte eine revolutionäre photonische Plattform bieten, die einen ultraschnellen Zugang zu neu ent- stehenden Quantenphasen der Materie ermöglicht. Verschränkte Photonen für Quantentechnologie Ein internationales Team mit Beteiligung von Prof. Dr. Richard Warburton vom Departement Physik der Universität Basel hat kürzlich einen der begehrten ERC Synergy Grants zugesprochen bekommen. In diesem Projekt wollen die Forschenden verschränkte Photonen für Anwendungen in der Quanteninfor- matik und Quantenkommunikation erzeugen. Die verschränkten Photonen sollen mithilfe modernster Halbleitertechnologie erzeugt werden. Bislang konnten in der Quantenkommunikation nur einzelne Photonen zur Übertragung von Infor- mationen über grosse Entfernungen oder als kleinste Einheit eines Quantencomputers (Qubit) verwendet werden. Je mehr Photonen verwendet werden, desto komplizierter und teurer wird die Hardware. Im Rahmen des PHOQUS-Projekts, das nun für sechs Jahre als Teil des EU-Programms «Horizon Eu- rope» bewilligt wurde, wollen die Forschenden soge- nannte «Ressourcenzustände» (photonic resource Magnetische Eigenschaften von Van-der-Waals-Materialien Im April 2026 wird Professor Dr. Martino Poggio (De- partement Physik, Universität Basel) ein vierjähriges SNF-Projekt starten. Im Rahmen dieser Arbeit wird sein Team extrem dünne magnetische Materialien untersuchen – sogenannte Van-der-Waals-Magnete, die aus nur einer oder wenigen Atomschichten be- stehen. Das Ziel ist zu verstehen, wie sich die mag- netischen Eigenschaften verändern, wenn ein Mate- rial so dünn wird. Obwohl Magnetismus in makroskopischen Sys- temen gut verstanden ist, stellen der sogenannte «niedrigdimensionale» Magnetismus und die Mecha- nismen, die ihn stabilisieren, weiterhin eine Heraus- forderung dar. Zudem sind die Forschenden ge- spannt darauf zu untersuchen, wie diese Materialien zu magnetischen Bauelementen mit neuen Funkti- onen verarbeitet werden können. Um diese Systeme zu erforschen, muss das Team extrem empfindliche magnetische Bildgebungsver- fahren entwickeln, mit denen sich die winzigen Ma- gnetfelder einzelner Atomschichten auflösen lassen. Dazu gehören Rastersonden auf Basis von Nanoma- gnetometern oder hochempfindlichen mechani- schen Oszillatoren, die Magnetfelder im Bereich von nur wenigen Nanometern abbilden können. Letzt- die Oxidation von N2 zu Nitrat zu katalysieren. Als Dünger hat Nitrat gegenüber Ammoniak einige Vor- teile. Zudem benötigt die Oxidation von N2 weniger Energie als die Reduktion. Das neue Verfahren könnte somit den Energieverbrauch in der Landwirt- schaft nachhaltig senken. Den anderen ERC Advanced Grant hat Prof. Dr. Oliver Wenger erhalten für seine Forschung in der Photochemie – der Untersuchung chemischer, durch Licht ausgelöster Reaktionen. Wenger und sein Team wollen das Potenzial der Photochemie erweitern, indem sie eine grundle- gende Einschränkung überwinden: Nach der soge- nannten Kasha-Regel kann nur der niedrigste ange- regte Zustand eines Moleküls für chemische Reakti- onen genutzt werden. Höher angeregte Zustände verlieren ihre Energie zu schnell, sodass sie bislang nicht effektiv einsetzbar sind. Das nun geförderte Projekt hat zum Ziel, diese Grenzen zu überwinden und chemische Reaktionen gezielt aus höher angeregten Zuständen heraus zu starten. Dazu verfolgen die Forschenden zwei An- sätze: Sie wollen den Energieverlust dieser Zustände verlangsamen und gleichzeitig die Reaktionsge- schwindigkeit erhöhen, sodass die Reaktionen schneller ablaufen, als die Energie verloren geht. Gelingt es, diese Reaktionen zuverlässig zu realisie- ren, könnte dies sowohl die synthetische Chemie als auch die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie deutlich voranbringen. 16 SNI INSight Dezember 2025
states) erzeugen – Gruppen von mindestens drei Photonen, die miteinander verschränkt sind. Diese Ressourcenzustände können an den Eingängen ei- nes photonischen Chips verwendet werden und sind voraussichtlich wesentlich skalierbarer als einzelne Photonen. Die Forschung wird gemeinsam von Teams in Basel, Bochum und Kopenhagen durchgeführt. In Bochum werden neue Halbleiter, insbesondere Quantenpunkte, entwickelt. In Basel werden die neuen Halbleiter getestet und die ersten Gerätepro- totypen gebaut, während in Kopenhagen die theo- retischen Grundlagen sowie weiterentwickelte Ge- räte konzipiert werden. Förderung der Quantenforschung am Oberrhein Prof. Dr. Dominik Zumbühl ist seit Beginn des Jahres 2025 an dem Interreg Projekt UpQuantVal – Quan- tum Valley Oberrhein – beteiligt, das noch bis Ende 2027 läuft. Mit dem Projekt soll die Oberrhein Region als führender Standort für Quantentechnologien ge- stärkt werden. Forschungseinrichtungen, Unterneh- men und öffentliche Akteure aus Deutschland, Frankreich und der Schweiz arbeiten dazu eng zu- sammen, um vorhandene Kompetenzen zu vernet- zen und innovative Technologien voranzutreiben. Zwei Quantenpunkte, die ein Gitter aus verschränkten Photo- nen bilden. (Bild: Universität Basel, Departement für Physik) Die Universität Basel übernimmt dabei die Projekt- verantwortung auf Schweizer Seite. Prof. Dominik Zumbühl und sein Team sind aktiv beteiligt und brin- gen ihre Expertise in Quantenphysik und Spin-Sys- temen ein. Gemeinsam mit rund 19 Partnern setzt UpQuantVal auf den Aufbau gemeinsamer Infra- struktur, die Förderung von Aus- und Weiterbil- dungsprogrammen sowie den Technologietransfer, um die Marktreife von Quantentechnologien zu be- schleunigen und die Region Oberrhein nachhaltig als Innovationsstandort zu positionieren. 17 SNI INSight Dezember 2025
SNI-Doktorandenschule Erfolgreiche Verteidigung von Doktorarbeiten In den vergangenen Monaten haben mehrere Doktorierende der SNI-Doktoranden- schule ihre Dissertationen erfolgreich verteidigt. Die jungen Forschenden haben dazu ihre praktischen Arbeiten an verschiedenen Departementen der Universität Basel oder am Paul Scherrer Institut durchgeführt. Neben fundierten theoretischen und praktischen Kenntnissen konnten sie dank des vielseitigen Programms der SNI-Doktorandenschule auch wertvolles Wissen in den Bereichen Startup-Gründung sowie Kommunikation und Rhetorik erwerben. Zudem hatten sie während ihrer Promotionszeit mehrfach die Gelegenheit, ihre Forschungsergebnisse Mitgliedern des SNI-Netzwerks zu präsentieren und darüber zu diskutieren. Wir geben hier einen kurzen Überblick über die Themen, die von den Absolvent:innen der letzten Monate bearbeitet worden sind. Wir gratulieren allen neuen Doktor:innen ganz herzlich zu ihrem Erfolg und wünschen ihnen für die Zukunft alles Gute! Aufbau der Nanoharpune als Reaktion auf Angriff In seiner Doktorarbeit untersuchte Dr. Mitchell Brü- derlin das Typ-VI-Sekretionssystem des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa. Das Sekretionssystem wirkt wie eine Nano-Harpune, mit der das Bakte- rium Toxine in Nachbarzellen injiziert – allerdings nur als Reaktion auf einen Angriff. Mit einer Rasterkraftmikroskop-Spitze simu- lierte Mitchell Brüderlin solche Angriffe. Er konnte zeigen, dass eine Verletzung der äusseren Membran genügt, damit die Bakterien innerhalb von Sekun- den das Sekretionssystem aufbauen und gezielt zu- rückschiessen – genau in die Richtung, aus der der Angriff kam. Video 18 SNI INSight Dezember 2025
Maschinelles Lernen für die Proteinoptimierung Dr. Vanni Doffini untersuchte in seiner Doktorarbeit, wie sich mithilfe von maschinellem Lernen (ML) Proteine gezielt verän- dern und verbessern lassen. Schon kleine Änderungen in der Aminosäuresequenz können Stabilität, Bindung oder Aktivität stark beeinflussen – zuverlässige Vorhersagen über die Auswir- kung einer Modifikation sind daher wichtig. Vanni Doffini hat in seiner Arbeit theoretische Grundlagen mit praktischen Experimenten kombiniert. Mit der angewand- ten Methode konnte er ein therapeutisches Peptid gegen anti- biotikaresistente Bakterien optimieren. Er entwickelte eine Plattform zum Screening von Protein-Protein-Wechselwirkun- gen und führte ein neues ML-Toolkit für die schnelle Analyse grosser biophysikalischer Datensätze ein. Seine Arbeit zeigt, wie maschinelles Lernen das Protein-Engineering beschleuni- gen und neue Anwendungen ermöglichen kann. Oberflächeneigenschaften von Spintronik-Materialien Dr. Martin Heinrich hat in seiner Doktorarbeit Materialien un- tersucht, die für neuartige Speicher- und Schalttechnologien von Bedeutung sind. Es handelt sich dabei um Materialien, die sowohl halbleitende wie auch besondere magnetische Eigen- schaften haben – sogenannte multiferroische oder altermag- netische Systeme. Sie könnten in der Spintronik eingesetzt werden, einem Forschungsfeld, das den Spin der Elektronen anstelle ihrer Ladung zur Informationsspeicherung nutzt. Schweben dank Akustik In seiner Doktorarbeit hat Dr. Shichao Jia erforscht, wie Proben mithilfe von Ultraschallwellen berührungslos bewegt und ma- nipuliert werden können. Er hat sich dabei sowohl auf die akus- tische Levitation als auch auf akustische Pinzetten fokussiert und die Technologien auf immer kleinere Dimensionen ska- liert. Bei der Levitation zeigte er, dass sich millimetergrosse Schei- ben mit Ultraschall nicht nur anheben, sondern auch in Rota- tion versetzen lassen – abhängig von ihrer Form und Grösse. Solche Scheiben wurden bereits als Probenträger für Röntgenbeugung eingesetzt. Im Wasser nutzte er dafür deutlich höhere Frequenzen, um die Miniaturrotoren anzutreiben. Mit akustischen Pinzetten untersuchte Shichao Jia ausserdem, wie mikroskopische Proben präzise bewegt und sogar zusammen- gedrückt werden können, etwa für den Einsatz in mikrofluidi- schen Systemen mit biologischen Proben. 19 SNI INSight Dezember 2025
Neue metallorganische Materialien Dr. Ajmal Roshan Unniram Parambil hat in seiner Doktorarbeit Metall-Oxo-Cluster aus Zirkonium und Hafnium untersucht. Das sind winzige Moleküle, die als Bindeglieder zwischen me- tallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs) und Metalloxid- Nanokristallen dienen können. Ziel der Arbeit war es den Aufbau der Metall-Oxo-Cluster, die stabilisierenden Liganden und die Bildung grösserer Struk- turen besser zu verstehen. Durch Experimente und Simulatio- nen identifizierte er allgemeine Strukturtrends und zeigte, dass Phosphor-basierte Liganden die Cluster besonders stabilisieren. Zudem gelang es ihm, mithilfe amphiphiler Liganden dünne, zweidimensionale Schichten aus solchen Clustern zu bilden – potenzielle Bausteine für neue, gezielt gestaltete Materialien. Temperatursensoren für Brennstoffzellen Dr. Antonia Ruffo hat in ihrer Doktorarbeit ferromagnetische Materialien als Temperatursensoren für Polymer-Elektrolyt- Membran-Brennstoffzellen (PEMFCs) erforscht. Diese wandeln Wasserstoff effizient in Strom um und könnten vermehrt in Fahrzeugen genutzt werden. Da ihre Membran nur bei optima- ler Feuchtigkeit Protonen leitet, ist eine stabile Temperatur entscheidend: Hitze trocknet die Membran aus, Kälte verur- sacht Wasserüberschuss, was den Gasaustausch verhindert. Antonia Ruffo untersuchte verschiedene ferromagnetische Materialien im Mikro- und Nanobereich und optimierte eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung (NdFeB) für den Einsatz in be- triebsbereiten Zellen. Mit dieser nicht-invasiven Temperatur- messung trägt ihre Arbeit zu einem besseren Verständnis der Temperaturverteilung bei und zeigt, wie neue Sensormateria- lien die Stabilität und Effizienz von PEMFCs steigern können – ein Schritt hin zu ihrer breiteren Nutzung als umweltfreund- liche Energiequelle. Nanodrähte als empfindliche Sensoren Dr. Lukas Schneider hat Magnetismus im Nanometerbereich mithilfe der Nanodraht-Magnetkraftmikroskopie untersucht. Die hochempfindlichen Sensoren messen selbst schwache Ma- gnetfelder unter 100 nm Auflösung – bei tiefsten Temperaturen bis hin zur Raumtemperatur und in starken Magnetfeldern. Seine Studien des Helimagneten Kupfer-Oxoselenit (Cu₂O₂SeO₃) sowie der Van-der-Waals-Magneten Chrom-Ger- manium-Tellurid (Cr₂Ge₂Te₆) und Europium-Germanid (EuGe₂) zeigten, dass die Magnetkraftmikroskopie mit Nano- drähten als Cantilever besonders für schwach magnetische Proben geeignet ist und das Abbilden des lokalen magnetisches Reaktionsverhalten auf der Nanoskala ermöglicht. 20 SNI INSight Dezember 2025
Magnetische Wirbel für die Datenspeicherung Dr. Sam Treves hat in seiner Doktorarbeit Skyrmionen im Material Neodym-Mangan-Germanid (NdMn₂Ge₂) unter- sucht. Skyrmionen sind winzige, stabile magnetische Wirbel mit grossem Potenzial für Datenspeicherung und neuartige Re- chenverfahren. Besonders interessant ist, dass sie in NdMn₂Ge₂ bei Raumtemperatur auch ohne externes Mag- netfeld stabil bleiben. Sam Treves konnte Skyrmionen zunächst in dünnen La- mellen von Einkristallen nachweisen – selbst bei Tempera- turänderungen und Magnetfeldern. Da Kristalle jedoch lang- sam wachsen, teuer und schwer zu skalieren sind, züchtete er zusätzlich dünne Schichten des Materials. Dort beobach- tete er ebenfalls skyrmionartige Strukturen, deren Magneti- sierung sich sogar umkehren liess – vermutlich durch Körner und Defekte im Material. Die Arbeit zeigt, wie stark die Materialstruktur magneti- sche Eigenschaften beeinflusst und hebt das Potenzial von NdMn₂Ge₂-Dünnschichten für zukünftige Speichertechno- logien hervor. Was denken unsere Doktorieren- den über das SNI und die SNI-Dok- torandenschule? In zwei kurzen Videos erzählen Doktoriende was das SNI für sie bedeutet und was besonders an der SNI-Doktorandenschule ist. Video «Was denken die SNI-Doktorierenden über das SNI» (Englisch) Video «Die SNI-Doktorandenschule ist...» (Englisch) Further information: SNI PhD School 21 SNI INSight Dezember 2025
100µm 22 SNI INSight Dezember 2025
Wissenschaft trifft Ästhetik Dieses Gewinnerbild des Nano Image Awards 2025 mit dem Titel «Die Schönheit von Proteinschaum» zeigt ein stabiles, biokompatibles Proteinnetzwerk aus natürlichem Albumin. Die vernetzte Poren- struktur bietet eine optimale Mikroumgebung für die Zelladhäsion und Gewebeintegration, was sie zu einem vielversprechenden Gerüst für die Knochen- und Knorpelregeneration macht. (Bild: Sven Zaugg, FHNW) 23 SNI INSight Dezember 2025
Studium 20 Jahre seit dem ersten Bachelor-Abschluss Ein guter Grund zurück zu blicken und zu feiern Im Laufe des Jahres 2005 haben die ersten Studierenden einen Bachelor- Abschluss in Nanowissenschaften an der Universität Basel absolviert. Die- sen interdisziplinären Studiengang aufzubauen war damals visionär – heute ist er bestens etabliert und seit Jahren erfolgreich. Um das zwanzig- jährige Jubiläum der ersten Bache- lorabschlusse zu feiern, auf die vielen gemeinsamen Erfahrungen zurückzu- blicken, alte Kontakte zu pflegen und neue zu knüpfen, kamen im Sommer 2025 rund 160 «Nanos» im Volkshaus in Basel zusammen. Die Jubiläumsfeier des Studiengangs bot eine exzellente Gelegenheit das Nano-Netzwerk zusammen zu bringen. Als einer der ersten Nationalen For- schungsschwerpunkte (NFS) der Schweiz startete 2001 der NFS Nanowissenschaf- ten mit der Universität Basel als Leading House. Die Ausbildung in dem interdis- ziplinären Feld der Nanowissenschaften in der Schweiz voranzutreiben und zu etablieren war eines der Ziele der vom Schweizerischen Nationalfond geförder- ten Initiative. Professor Dr. Andreas Engel war eine treibende Kraft, um die Ausbildung in dem interdisziplinären Studiengang Na- nowissenschaften professionell aufzu- bauen. Unterstützt von Kolleg:innen des Biozentrums und der Departemente Phy- sik, Chemie und Mathematik wurde dann 2002 der Bachelor- und Masterstu- diengang Nanowissenschaften an der Universität Basel gegründet – als einer der ersten weltweit. Während andere Universitäten Nano- wissenschaften erst im Masterprogramm anboten, verfolgte die Universität Basel das Ziel den jungen Nanowissenschaft- ler:innen gleich von Beginn an eine so- lide Grundlage in allen Naturwissen- schaften zu ermöglichen. Und auch heute ist es noch immer so: Erst wenn die Studierenden diese breite Wissens- 24 SNI INSight Dezember 2025
basis und das interdisziplinäre Verständnis haben, können sie sich ihren eigenen Interessensgebieten vermehrt zuwenden und sich spezialisieren. Lebendiger Austausch zahlreicher Generationen von «Nanos» Inzwischen haben rund 300 Studierende das anspruchsvolle Ba- chelorstudium in Nanowissenschaften abgeschlossen. Etwa 230 haben mit einem Masterabschluss ihre ganz unterschiedlichen Karrierewege an Forschungsinstitutionen und in der Industrie gestartet. Viele von ihnen sowie aktuelle Studierende, einige Professor:innen und Principal Investigators kamen am 28. Juni 2025 für die Jubiläumsfeier im Volkshaus in Basel zusammen. An dem wunderbaren Sommerabend konnten sie von And- reas Engel hören, wie die Anfangsjahre des Studiengangs aussa- hen. Der Gründer der AlumniNano-Organisation, Tobias Appen- zeller, stellte die Vorteile des aktiven Netzwerks in den Fokus, während SNI-Direktor Professor Dr. Martino Poggio die Gegen- wart und die Zukunft des SNI und des Studiengangs ansprach. Die Studiengangskoordinatorin Dr. Anja Car, die zusammen mit Simone Chambers, den Abend organisiert hatte, führte durch die Veranstaltung. Ein Sextett mit Nano-Studierenden sorgte für die festliche musikalische Unterhaltung zwischen den Talks und eine Diashow mit zahlreichen Bildern aus den letzten Jahren sorgte für schmunzelnde Gesichter. Es war ein rundweg schöner Anlass, der die familiäre Atmo- sphäre des Studiengangs widerspiegelte. Für alle gab es genug Gelegenheit, zu hören, was die ehemaligen Kommiliton:innen jetzt so machen sowie das eigene Nano-Netzwerk aufzufrischen und weiter auszubauen. Weitere Informationen: Impressionen der Jubiläums-Party Nano-Studium Spannende Karrierewege nach dem Nanostudium Was gibt es für Möglichkeiten nach dem Nanostudium? Was machen bisherige Absolvent:innen des Nanostudiums heute? Fragen, die wir häufig von interessierten Schüler:innen hö- ren. In einer neuen Broschüre zeigen wir daher eine bunte Auswahl an Karrierewegen ehemaliger Studierender – in der Industrie, in der akademischen Forschung und darüber hinaus. Die Kurzporträts geben einen Einblick, wie vielseitig die Ausbildung in Nanowissenschaften ist und welche spannen- den Möglichkeiten sich daraus ergeben. Broschüre 25 SNI INSight Dezember 2025
Nanoverein stärkt den Zusammenhalt Studierende der Nanowissenschaften heben immer wieder den hervorragenden Zusammenhalt unterei- nander hervor. Der Verein der Studierenden der Na- nowissenschaften der Universität Basel (kurz Nano- verein) spielt dabei eine wesentliche Rolle. Der Ver- ein organisiert zahlreiche Veranstaltungen – von der gemeinsamen Wanderung mit zukünftigen Studie- renden noch vor Studienbeginn, über Raclette- und Bowlingabende bis zu Büchervorstellungen und Lunch Lectures gibt es jedes Semester ein vielfältiges Programm für alle Nanostudierenden. So lernen sich die «Nanos» auch über Semestergrenzen hinweg gut kennen und pflegen den regelmässigen Austausch. Verantwortlich für all diese Aktivitäten ist der Vorstand des Nanovereins. Im November gab es hier einige Änderungen was Verantwortlichkeiten an- geht. Präsidentin: Laurine Haller Vize-Präsident: Niklas Bielefeld Kassiererin: Lea Schärrer Akturarin: Elea Humbel PhD-Vertretung: Elaine Schneider, Rahel Kaiser Master-Vertretung: Meret Benninger, Sarah Stalder Jahrgangs-Vertretung 24 und PR: Aimee Gottee Jahrgangs-Vertretung 25: Sashank Gade Beyza Nur Cölkusu Jimena Lopez Castro AlumniNano hält Kontakte aufrecht Was der Nanoverein im Laufe des Studiums aufge- baut hat, setzt die AlumniNano-Organisation seit vielen Jahren fort: Austausch, Zusammenhalt, Netz- werken. Vor 11 Jahren gründete Tobias Appenzeller die zu AlumniBasel gehörende Fachgruppe Alumni- Nano und stand ihr bis Mitte Oktober 2025 als Prä- sident vor. Zusammen mit einem aktiven Vorstand hat er AlumniNano zu einem lebendigen Netzwerk ausgebaut, das sich regelmässig in Basel und Zürich trifft, alte Kontakte pflegt und jüngeren Nano-Jahr- gängen sowie aktuellen Studierenden mit Rat und Tat zur Seite steht. Im Rahmen der Reunion 2025 wurde nun der alte Vorstand mit Tobias Appenzeller, Etienne Ber- ner, David Bracher, Benjamin Banusch, Michael Ger- spach, Natascha Kappeler und Peter Noy verabschie- det und der neue Vorstand vorgestellt. Milan Liepelt ist der neue Präsident, Alexa Dani und Timon Flathmann unterstützen ihn im Bereich Kommunikation, Gregory Zaugg wird in Zukunft Events organisieren und im Bereich Finanzen ist Niels Burzan im Vorstand mit dabei. Die neue Prä- sidentin des Nanovereins Laurine Haller gehört auch dem erweiterten Vorstand an – ebenso wie zahlreiche Jahrgangsvertreter:innen. Das SNI dankt allen, die sich im Nanoverein oder bei AlumniNano engagieren und dafür sorgen, dass die Nano-Community eine ganz besondere ist. Wir freuen uns auf neue Ideen und Initiativen und die Zusammenarbeit mit den neuen Teams. Neue Vorstände im Nano- verein und bei AlumniNano In den vergangenen Monaten hat sich bei der AlumniNano-Organisation sowie bei der Fachgruppe Nanowissenschaften und dem Nanoverein einiges getan. Neue Vorstände in den verschiedenen Organisationen werden in den kommenden Monaten ihre Ideen umsetzen und damit das Nano-Netzwerk unter Studierenden, Ehemaligen und SNI-Mitglie- dern stärken. Weitere Informationen: AlumniNano Anmeldung AlumniNano Nanoverein 26 SNI INSight Dezember 2025 Studium
Gastbeitrag vom AlumniNano Vorstand Wie geht es weiter? Mit frischem Elan startet der neue Vorstand von AlumniNano in die kommenden Jahre. Vier der fünf Vorstandsmitglieder haben ihr Ba- chelorstudium der Nanowissenschaften im Jahr 2018 begonnen und stehen nun am Anfang ihrer beruflichen Laufbahn: Milan promoviert im Bereich Quantum Compu- ting in der Industrie, Gregory arbeitet in der Med- Tech-Entwicklung, Timon forscht als PhD-Student im Bereich Nano Drug Delivery, und Alexa ist in der pharmazeutischen Nanoanalytik tätig. Ergänzt wird das Team durch Niels Burzan (Jahrgang 2010), der seine Expertise in Financial Risk Management und Venture Capital einbringt. Gemeinsam möchten wir das Netzwerk zwischen Studierenden, Alumni und dem Swiss Nanoscience Institute (SNI) weiter stär- ken und sowohl kurzfristig als auch langfristig neue Angebote für den persönlichen und beruflichen Aus- tausch schaffen. Für die aktuellen Studierenden wollen wir wie- der stärker sichtbar werden – etwa an der General- versammlung, der Masterfeier oder bei informellen Austauschformaten. Zudem möchten wir «Lunch Lectures» mit Alumni als Dozierenden vermehrt un- terstützen, um Einblicke in verschiedene Karriere- wege zu ermöglichen. Uns ist es wichtig, den Über- gang vom Studium in die nächste Etappe, sei es der Berufseinstieg oder ein Doktorat, aktiv zu begleiten. Langfristig möchten wir dafür ein Mentoring-Pro- gramm zwischen Studierenden und engagierten Alumni aufbauen. Auch für unsere Alumni planen wir neue Ange- bote: zusätzliche Events, eine aktivere LinkedIn- Gruppe sowie gezielte Initiativen, um «verlorene» Mitglieder wieder ins Netzwerk einzubinden, denn jede/r Nano zählt! Ein weiteres Ziel ist der Ausbau von Kontakten innerhalb und ausserhalb des Nano-Netzwerks. Wir möchten Kooperationen mit anderen Alumni-Grup- pen eingehen, um das Angebot zu erweitern und ausserdem den Austausch mit lokalen Unterneh- men aufzubauen. So können wir künftig Stellenan- gebote und Einstiegsmöglichkeiten gezielter an un- sere Mitglieder weitergeben – und langfristig viel- leicht auch gemeinsame Job Fairs oder Networking- Events aufbauen. Wir freuen uns darauf, diese Ideen gemeinsam mit der Community umzusetzen – und auf viele in- spirierende Begegnungen im kommenden Jahr! Der Vorstand von AlumniNano Gregory Zaugg, Timon Flathmann, Alexa Dani und Milan Liepelt (von links nach rechts) stellten sich bei der letzten Reunion als neuer Vorstand der Alumni-Nano-Organisation vor. Niels Burzan, der ebenfalls zum Vorstand gehört, ist auf dem Foto nicht dabei. (Bild: S. Stalder) Mitglieder von AlumniNano und aktuelle Studierende treffen sich mehrmals im Jahr, um Kontakte zu knüpfen und sich auszutauschen. (Bild: S. Stalder) 27 SNI INSight Dezember 2025
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Wissenschaft trifft Ästhetik Das dritte Gewinnerbild des Nano Image Awards 2025 mit dem Titel «Dreiecke in einem Dreieck» zeigt ein einzelnes Wolframdiselenid-Dreieck auf Graphen/ Siliziumkarbid (SiC). Es zerfällt in Dreiecke innerhalb von Dreiecken und es bilden sich verschachtelte Facetten. Die AFM-Höhenkarte (Tapping-Modus) zeigt das Muster, und die diagonalen Bänder zeichnen die SiC-Stufenterrassen nach, die das Wachstum leiten. (Bild: Ángel Labordet, EMPA und SNI) 29 SNI INSight Dezember 2025
Während der Corona-Pandemie hat das damalige SNI-Outreach-Team mit Dr. Kerstin Beyer-Hans, Dr. Michèle Wegmann und Dr. Christel Möller begon- nen, kurze Videos über Experimente für zuhause zu produzieren – mit dem Ziel unterschiedliche natur- wissenschaftliche Phänomene auf unterhaltsame, anschauliche Weise zu präsentieren und zu erklären. Mit «Nano.Neugier» bekommen diese Aktivitäten jetzt ihre eigenen Kanäle auf Instagram, TikTok und YouTube. Sie werden mit zahlreichen Anleitungen für Basteleien ergänzt, die im Alltag Freude bereiten oder sich als Geschenk eignen. Neu waren in den letzten Wochen beispielsweise zahlreiche zur Jah- reszeit passende Origami-Projekte. Regelmässig pos- tet die Outreach Managerin Kerstin Beyer-Hans aber auch die verschiedenen kleinen Experimente, die sich mit Haushaltsmaterialien zuhause durchführen lassen und auf spannende Art und Weise grundle- gende naturwissenschaftliche Gesetze zeigen. «Wir möchten mit den Nano.Neugier-Kanälen eine Quelle für unterhaltsame Beschäftigungen für Familien bie- ten», erläutert sie. Aus eigener Erfahrung weiss Kers- Weitere Informationen: Nano.Neugier Instagram Nano.Neugier YouTube Nano.Neugier TikTok Weitere Social Media- Kanäle des SNI: LinkedIn YouTube Bluesky Instagram Outreach Nano.Neugier Ideen für Experimente und Basteleien Seit etwa einem halben Jahr hat das SNI drei neue social Media- Kanäle: Unter dem Namen «Nano.Neugier» gibt es sowohl auf Instagram wie auch auf YouTube und TikTok regelmässig Tipps und Vorschläge für Experimente und Basteleien – meist passend zur Jahreszeit oder zu bestimmten Feiertagen. tin Beyer-Hans, dass derartige Aktivitäten beispiels- weise an einem verregneten Wochenende die Stim- mung zuhause retten können. Ergänzung existierender Kanäle Mit dem Zielpublikum Familien grenzt sich «Nano. Neugier» damit von den existierenden SNI-Kanälen ab. An aktuelle und zukünftige Studierende richtet sich der Instagram-Kanal «nano_study_sni». Der You- Tube-Kanal «Swiss Nanoscience Institute» hält Videos über Nanoforschung am SNI, über das Nanostudium, Veranstaltungen und die PhD School bereit. Über LinkedIn und über den relativ neuen Bluesky-Kanal des SNI informieren wir regelmässig über Neuigkei- ten aus unserem Netzwerk. Auf allen Kanälen freuen wir uns über zahlreiche neue Follower, Kommentare und Anregungen. 30 SNI INSight Dezember 2025
Nano.Neugier auf Instagram, YouTube und TikTok bietet Experimente und Basteleien für ganz unterschiedliche Altersgruppen. Auch kurze Videos über Veranstaltungen, an denen das SNI-Team teilgenom- men hat – wie hier auf dem Rüeblimärt in Aarau – sind auf den verschiede- nen Social-Media-Kanälen zu sehen. 31 SNI INSight Dezember 2025
Neuigkeiten aus dem SNI-Netzwerk Kagome-Netzwerk aus einzelnem Molekülbaustein — Selbstorganisation von Porphyrin- Derivat führt zu komplexer Struktur Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben gezeigt, dass aus Kopien eines einzelnen Molekülbausteins spontan eine komplexe supramolekulare Struktur auf Oberflächen entstehen kann. In dem Wissen- schaftsjournal «Communications Chemistry» be- schreiben die Forschenden, dass sich das untersuchte Porphyrin-Derivat einzeln, in kurzen Ketten oder als komplexes Kagome-Netzwerk auf einer Silber-Ober- fläche anordnet. In jeder dieser drei Rollen nimmt das Molekül eine andere Gestalt an. Die Ergebnisse sind ein Beispiel, wie und unter welchen Vorausset- zungen selbstorganisierte Molekülstrukturen an Grenzflächen komplexe Strukturen aus wenigen Komponenten bilden können. Auch in der Uratmo- sphäre könnten noch vor der Entstehung des Lebens derartig flexible Strukturen zur Entstehung und Ent- wicklung der Chemie der Lebensprozesse beigetra- gen haben. SNI-Post Originalpublikation Gedrehtes Magnetfeld für stabilere Qubits Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine Methode vorgestellt, mit der sie Quantenzustände sowohl leich- ter kontrollieren 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 um Prof. Dr. Christian Schönenberger (Departement Physik, Universität Basel) veröffentlichte die Ergebnisse, welche die Entwicklung eines zuverlässigen, skalierbaren Quantencomputers vorantreiben könnten, in «Commu- nications Physics». SNI-Post Originalpublikation Bei der Selbstorganisation auf einer Silberoberfläche 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 Wasserstoff- brückenbindungen (wie in der Vergrösserung zwischen zwei silberfarbenen Wasserstoff-Atomen sichtbar). Bei den isoliert vorliegenden Molekülen (pink) sind die Seitengruppen der Moleküle anders konfiguriert. (Bild: scixel und Departement Physik, Universität Basel) Mithilfe dieses Chips haben die Forschenden des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel die Untersuchun- gen für stabilere und besser kontrollierbare Qubits durchgeführt. (Bild: A. Kononov, Departement Physik, Universität Basel) 32 SNI INSight Dezember 2025
Winzige Dinge mit Schall verändern Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben veröffent- licht, wie sie akustische Pinzetten – Geräte, die winzige Objekte mit Hilfe von Schallwellen ohne direkten Kon- takt manipulieren – auf effizientere und nachhaltigere Weise einsetzen können. Statt eines einzigen Chips ver- wendeten die Forschenden eine Kombination aus einem wiederverwendbaren Schallchip mit einem mikroflui- dischen Einwegchip. Dadurch konnten sie die Experi- mente kostengünstiger und mit einer geringeren Häu- figkeit von Kontaminationen zwischen den Experimen- ten durchführen. SNI-Post Originalpublikation 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) Smartes Gaspedal für Quanten-Bits Forschende der Universität Basel haben ein Quan- ten-Bit gleichzeitig schneller und robuster gemacht. Dies könnte in Zukunft bei der Entwicklung von Quantencomputern helfen. Post der Universität Basel Originalpublikation Mithilfe elektrischer Felder treiben die Basler Forschenden Qubits aus Löchern in einem Nano-Draht 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: Miguel J. Carballido | CC BY-NC-ND 4.0) Gesteuerte Phasentrennung in Membranen Ein Team von Forschenden aus dem SNI-Netzwerk hat erstmals gezeigt, dass sich eine laterale Phasentren- nung in Membranen gezielt durch eine chemische Re- aktion steuern lässt. Der im «Journal of the American Chemical Society» veröffentlichte Artikel beleuchtet, wie chemische Katalyse zur dynamischen Steuerung von Membranen eingesetzt werden kann – ein wichti- ger Schritt auf dem Weg zu «intelligenten» künstlichen Vesikeln. SNI-Post Originalpublikation Durch ein künstliches Metalloenzym (orangebraune Struktur), das auf der Oberfläche von Lipidmembranen verankert ist, lässt sich die laterale Pha- sentrennung 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 unterschiedlichen Krümmung der Membranen zur Zellknospung führen kann. (Abbildung: R. Hamaguchi, Institute of Science, Tokyo) 33 SNI INSight Dezember 2025
Ein direkt an der Spitze eines Silizium-Cantilevers hergestellter SQUID ist in der Lage, bei niedrigen Temperaturen Magnetfeldbilder mit einer Auflösung von weniger als 100 Nanometern zu erzeugen. (Bild: Departement Physik, Universität Basel) Ultrasensitive SQUID-Nanosonden für hochauflösende Magnetfeld- bilder Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben neuartige, extrem kleine und zugleich robuste Magnetfeldson- den entwickelt, die hochauflösende Bilder von nano- skaligen magnetischen Strukturen ermöglichen. Die Sensoren basieren auf sogenannten Superconducting Quantum Interference Devices (SQUIDs) – supralei- tende Bauelemente, die zu den empfindlichsten Mag- netometern zählen und selbst sehr schwache magne- tische Felder präzise erfassen können. SNI-Post Originalpublikation Ein Toxin mit überraschender Eigenschaft Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine neue Methode entwickelt, um bei neutralem pH-Wert Li- pidvesikel zu fusionieren. Durch die Verwendung ei- nes Teils des Diphterie-Toxins erreichen sie, dass die Membranen der Vesikel ohne Vorbehandlung oder raue Bedingungen verschmelzen. Die Arbeit, die kürz- lich in «Communications Chemistry» publiziert wurde, legt einen Grundstein für zahlreiche Anwen- dungen wie Lab-on-a-Chip-Technologien, Biosensoren oder künstliche Zellprototypen. SNI-Post Originalpublikation Piotr Jasko erzählt im Interview, wie er einen Teil des Diphtherietoxins nutzt, um Vesikel auf kontrollierte und schonende Weise zu verschmelzen. Wenn Quantenlicht arbeitet Mitglieder des SNI-Netzwerks haben einen neuen theoretischen Ansatz zur Thermodynamik in Quan- tensystemen, die mit Licht interagieren, entwickelt. Dabei berücksichtigen die Forschenden um Prof. Dr. Patrick Potts (Departement Physik, Universität Ba- sel), dass das von solchen Systemen emittierte Licht nicht nur Abwärme, sondern auch nutzbare Energie enthalten kann. SNI-Post Originalpublikation Wenn Laserlicht einen mit Atomen gefüllten Hohlraum durchläuft, kann ein Teil davon nützliche Arbeit leisten (zum Beispiel eine Quantenbatterie aufladen, oben), der andere Teil dagegen wird zu «Wärme» (unten). (Bild: Enrique Sahagún, Scixel / Universität Basel, Departement Physik) 34 SNI INSight Dezember 2025
Dynamische Tore bewachen den Zellkern Eine internationale Studie unter Leitung der Universität Basel zeigt, 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. SNI-Post Originalpublikation In-situ-Modell der Transportbarriere des Kernporenkomplexes Innerhalb der Pore sind hochdynamische Proteinfäden, sogenannte FG-Nups (grün), verankert. Unter Lebensbedingungen interagieren Transportfaktoren (rosa), die Fracht transportieren, mit den FG Nups und bilden lose einen zentralen Pfropfen, der zur Organisation einer dynamischen Transportbarriere beiträgt. Der selektive Transport kann bevorzugt durch die umgebende Region erfolgen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Frachtmoleküle nicht dargestellt und die FG-Nup-Dichte wurde reduziert. (Animation: Enrique Sahagun, Scixel) Das Gründerteam von YQuantum besteht aus dem Scientific Advisor Prof. em. Dr. Christian Schönenberger, dem CTO Dr. Johannes Herrmann und dem CEO Dr. Christian Jünger (von links nach rechts). Quanten-Startup YQuantum erhält Anschubfinanzierung Das Startup YQuantum möchte miniaturisierte Hard- warekomponenten für die nächste Generation von Quantencomputern entwickeln. Nun erhält das Un- ternehmen von der Förderinitiative Venture Kick eine Anschubfinanzierung in Höhe von 150’000 Franken. SNI-Post basierend auf einer Mitteilung von Venture Kick 35 SNI INSight Dezember 2025
Kampf ums Überleben – Unser Beitrag zum Global Science Film Festival 2025 Unsichtbar für das blosse Auge, aber allgegenwärtig: Bakterien leben im Boden, im Wasser – und sogar in uns. Viele sind lebenswichtig und manche besitzen ausgeklügelte Waffen, um mikroskopische Rivalen zu bekämpfen. In unserem Kurzfilm zeigen Forschende des Swiss Nanoscience Institute und des Biozentrums der Uni- versität Basel, wie das Bakterium Pseudomonas aeru- ginosa mithilfe einer molekularen „Nano-Harpune“ – dem Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) – seine Gegner angreift und sich mit erstaunlicher Präzision vertei- digt. Video Bereits zum zweiten Mal hat das SNI am Global Science Film Festival mit einem Videobeitrag teilgenommen. Naturwissenschaft am Marktstand Das SNI-Outreach-Team war dieses Jahr nicht nur beim Rüeblimärt in Aarau mit einem Stand vertreten, son- dern zum ersten Mal auch bei «Advent i de Altstadt». Neben Informationen rund um die Nanowissenschaf- ten gab es vor allem für Kinder die Möglichkeit, Kerzen mit ein bisschen Magie zu löschen – nämlich mit Back- pulver und Essig. Viele bastelten zudem mit nur einem Schnitt einen fünfzackigen Stern oder staunten über die Wärmebildkamera, die mithilfe von Infrarotstrah- lung die Temperatur verschiedenster Objekte sichtbar macht. SNI-Post Video Während die Kinder staunend experimentierten, informierten sich Erwach- sene über die Aktivitäten des SNI und Nanowissesnschaften. Symposium “Bottom-up Strategies for Bio-functional Systems” in Basel Am 3. November fand am Biozentrum in Basel das eintägige Symposium „Bottom-up Strategies for Bio- functional Systems“ statt. Die Veranstaltung wurde von der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Cornelia Pa- livan organisiert und vom Swiss Nanoscience Institute (SNI) sowie dem Departement Chemie unterstützt. SNI-Post Forschende aus Basel und Eindhoven kamen zusammen, um aktuelle Ansätze und Ideen zu biofunktionalen Systemen zu präsentieren und gemeinsam weiterzuentwickeln. 36 SNI INSight Dezember 2025
Nationaler Zukunftstag 2025 – Ein Tag voller Energie, Licht und Nanostrukturen Am 13. November, dem Nationalen Zukunftstag, öff- neten das Swiss Nanoscience Institute (SNI), das De- partement Physik und das Basel Quantum Center (BQC) ihre Türen für 20 Mädchen im Alter von 10 bis 13 Jahren. Ein abwechslungsreiches Programm bot den Teilnehmerinnen spannende Einblicke in die Welt der Physik, Quanten- und Nanowissenschaften. SNI-Post Mit viel Eifer und Spass waren unsere Besucherinnen beim Nationalen Zukunftstag 2025 dabei und lernten so eine Menge über Physik und Nano. Feierlicher Abschluss des Master- studiums in Nanowissenschaften Am 7. Novemver fand in der Basler Papiermühle die Masterfeier des Nanostudiums 2025 statt – ein festli- cher und zugleich fröhlicher Anlass, bei dem die Ab- solventinnen und Absolventen ihre wohlverdienten Urkunden entgegennahmen und gemeinsam ihren Abschluss feiern konnten. SNI-Post Video Dieses Jahr fand die Masterfeier für das Nanostudium in der Basler Papier- mühle statt. 37 SNI INSight Dezember 2025
«From Lab to Startup» — Startup-Enthusiasmus bei den SNI-Doktorierenden Wie verwandelt man die eigene Forschung in ein über- zeugendes Start-up-Konzept und überzeugt mit einem Pitch mögliche Investoren? Die ersten Schritte auf diesem Weg haben SNI-Dok- torierende Mitte Oktober im Rahmen des zweitägigen Startup-Workshops «From Lab to Startup» in der Alt- stadt von Solothurn gelernt. Unter der professionellen Leitung von Anna-Elina Pekonen vom Innovation Of- fice der Universität Basel und von Mauricio Campos, Coach und Inhaber eines Beratungsunternehmens, lernten die acht Teilnehmer:innen, was es braucht, um Investoren mit einem klaren, strukturierten und be- geisternden Pitch von der eigenen Geschäftsidee zu überzeugen. SNI-Post Aufwärm-Übungen, Präsentationen von Gründer:innen und die Vorstellung und Analyse des eigenen Konzepts waren Elemente des Startup-Workshops «From Lab to Startup». (Bilder: A.-E. Pekonen und A. Baumgartner) NanoTec Apéro bei Straumann in Basel Am 21. Oktober fand der diesjährige NanoTec Apéro bei unserem langjährigen Industriepartner Strau- mann Institut AG in Basel statt. Die Teilnehmenden erhielten spannende Einblicke in die Arbeit des Un- ternehmens sowie in aktuelle Nano-Argovia-Projekte zu keramischen Zahnimplantaten, enzymbasiertem PET-Abbau und selbstabbauenden Implantaten. Eine Postersession und eine Führung boten zudem Gele- genheit zum Austausch über weitere Forschungsar- beiten. Ein herzlicher Dank gilt dem Gastgeber und allen Beteiligten für den inspirierenden Anlass. SNI-Post Spannende Vorträge über aktuelle Nano-Argovia-Projekte bilden den Rah- men beim NanoTec Apéro. 38 SNI INSight Dezember 2025
SRF-Beitrag über «MINT unterwegs» Unser Outreach-Team hatte am 8. Oktober ganz besondere Begleitung bei «MINT unterwegs» im Zug! Das SRF (Schweizer Radio und Fernsehen) war mit an Bord und hat über unsere Aktivitäten im Rahmen der MINT-Förderung im Zug der Südostbahn (SOB) be- richtet. In der Sendung «Schweiz aktuell» vom 8. Oktober zeigte das SRF, wie wir Kinder und Jugendliche für Naturwissenschaft und Technik begeistern – auf der Reise im Zug! SNI-Post Video der ersten Aktion «MINT unterwegs» SRF-Beitrag (ab 14:37 min) SRF berichtete in «Schweiz aktuell», wie das SNI-Team im Zug der SOB Kinder und Jugendliche für Naturwissenschaft und Technik begeistert. Annual Meeting 2025 Bereits zum dritten Mal fand das SNI Annual Meeting in Meisterschwanden am Hallwilersee statt – mit zwei Tagen voller Wissenschaft, Networking, Kennenlernen, Ideenaustausch und Spass. Die über 80 Teilnehmen- den konnten sich bei zahlreichen spannenden Vorträ- gen über aktuelle Forschungsergebnisse informieren. Daneben gab es im Rahmen einer lebendigen Poster- session und bei vielfältigen sozialen Aktivitäten zahl- reiche Gelegenheiten, aktuelle Entwicklungen in der Nanoforschung zu diskutieren. SNI-Post Der interdisziplinäre Austausch innerhalb des SNI-Netzwerks steht beim Annual Meeting an oberster Stelle. 39 SNI INSight Dezember 2025
Basler Ferienpass am SNI In den Sommerferien war das SNI zum ersten Mal beim Ferienpass Basel dabei – mit einem spannen- den Workshop rund um die Welt der Mikroskopie! Zusammen mit den teilnehmenden Schü- ler:innen haben wir ein Foldscope gebaut, draussen Proben gesammelt und diese mit verschiedenen Mikroskopen untersucht – von einfach bis high- tech! Ein besonderes Highlight dabei: Ein Blick ins kleinste Detail mit dem Rasterkraftmikroskop, mit dem wir Strukturen sichtbar machen konnten, die kleiner als ein Tausendstel eines Haares sind. SNI-Post Die teilnehmenden Jugendlichen waren mit grossem Interesse an dem viel- fältigen Ferienpass-Programm des SNI dabei. 40 SNI INSight Dezember 2025
SNI INSight Einblicke in Forschung und Aktitvitäten am Swiss Nanoscience Institute Impressum: Designvorschlag: STUDIO NEO Konzept, Text und Layout: C. Möller, M. Poggio Korrektorat: C. Wirth Bilder: C. Möller und angegebene Quellen © Swiss Nanoscience Institute, Dezember 2025 Titelbild: Ein hochaufgelöstes Porträt der Kernhülle Tausende von Kernporenkomplexen (weisse Punkte), die über die Kernhüllen menschlicher Zellen verteilt sind. Das hochauflösende Bild zeigt die komplexe räumliche Anordnung dieser mole- kularen Durchgänge. (Bild: Y. Kuchkovska (Biozentrum, Universität Basel) 41 SNI INSight Dezember 2025
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