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Das kleinstes Pixel der Welt gibt’s in Würzburg


Das kleinste Pixel der Welt haben Forscher der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gebaut. Es sendet oranges Licht mit einer Wellenlänge von 650 Nanometern aus, hat aber 30 Nanometer Kantenlänge, ist also nur 90 Quadratmikrometer groß. (Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter, ein Mikrometer ein tausendstel Millimeter.) In einen Quadratmillimeter würden also theoretisch mehr als 3000×3000 Pixel passen. Mit klassischer Optik wäre das nicht zu schaffen.

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Bildschirme bestehen aus vielen Bildelementen, sogenannten Pixel (picture elements). In modernen Bildschirmen besteht jedes Pixel aus einer Leuchtdiode, die Lichtwellen aussendet. Das ist bewährte Technik, solange die Pixel nicht zu klein werden müssen. Schrumpfen sie in den Bereich der Wellenlänge des auszusendenden Lichts, versagt klassische Optik. Je kleiner der Bildschirm, desto weniger Pixel passen darauf, umso geringer wird die Auflösung. Für besonders kleine Bildschirme, die gleichzeitig hohe Auflösungen haben sollen, wie beispielsweise Kontaktlinsen mit eingebauten Bildschirmen, sind also neue Ansätze jenseits klassischer Optik erforderlich.

Hier helfen winzige optische Antennen, meist aus Gold, die Lichtenergie genauer konzentrieren als jede Linse. Optische Antennen haben allerdings die Angewohnheit, Energie hauptsächlich an ihren Ecken abzugeben. „Die dabei auftretenden elektrischen Felder würden zu so starken Kräften führen, dass die Gold-Atome beweglich würden und Stück für Stück in das optisch aktive Material hineinwüchsen“, erklärt Professor Jens Pflaum von der JMU. Diese „Filament“ genannten Auswüchse führen mit der Zeit zu einem Kurzschluss, der das Pixel zerstört.

Die Gruppe Experimentalphysiker um die Würzburger Forscher Cheng Zhang und Björn Ewald hat sich dafür eine Lösung einfallen lassen: Isolation. Die Ecken der optischen Antennen werden so abgedeckt, dass nur ihrer Mitte eine kreisrunde Öffnung von 200 Nanometern Durchmesser offen bleibt. Da muss die Antenne ihre Energie dort abgeben. Filamente, so die Forscher, bilden sich keine mehr, was die winzigen organischen Leuchtdioden (OLED) langlebig macht. „Schon die ersten Nanopixel waren für zwei Wochen unter normalen Raumbedingungen stabil“, ist Professor Bert Hecht beeindruckt.

Gleichzeitig leuchten die winzigen Pixel stark: 3.000 Candela pro Quadratmeter (nits) übertreffen die Leuchtstärke aktueller Oberklasse-Smartphones wie dem Pixel 10. Die Effizienz ist allerdings mit einem Prozent noch sehr gering. Außerdem ist derzeit jede gewünschte Farbe verfügbar, solange man sich Orange wünscht. An diesen Einschränkungen arbeitet die JMU weiter, mit dem Ziel einer neuen Bildschirmgeneration „made in Würzburg“.

Über die Grundlagen optischer Antennen informiert beispielsweise dieser Vortrag von Professor Paul Leiderers von der Universität Konstanz:

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Optische Antennen – eine Anwendung der Nanotechnologie

Vortrag Professor Paul Leiderers vom 10. Februar 2020

Zur Forschergruppe der JMU gehören neben Zhang und Ewald auch Leo Siebigs, Luca Steinbrecher, Maximilian Rödel, Thomas Fleischmann, Monika Emmerling. Sie arbeiten unter der Ägide der genannten Professoren Pflaum und Hecht. Der Bericht Individually addressable nanoscale OLEDs ist jüngst in der Zeitschrift Science Advances erschienen.


(ds)



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European XFEL: Am Hamburgischen Röntgenlaser wird es kalt


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This article is also available in
English.

It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.

Die Aussichten für Hamburg-Bahrenfeld: frostig bis in den April – sehr frostig, nämlich bis 2 Kelvin oder minus 271 Grad Celsius. Auf diese Temperatur wird dieser Tage die Beschleunigersektion des European XFEL heruntergekühlt, damit im Frühjahr an der Anlage wieder der wissenschaftliche Betrieb beginnen kann.

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Der ruht seit dem Sommer: Am 21. Juni sei begonnen worden, die Anlage aufzuwärmen, sagt Winfried Decking, Leiter des Beschleuniger-Teams am European XFEL. Seither wurde ein neuer Elektroneninjektor eingebaut, viele Standardwartungsarbeiten durchgeführt, für die sonst keine Zeit bleibt, und ein zweites Kühlsystem eingebaut.

Nun wird die Beschleunigersektion des XFEL wieder auf 2 Kelvin heruntergekühlt. In dieser Zeit dürfe aus Sicherheitsgründen niemand in den Tunnel – falls im Kühlsystem ein Schaden auftrete, erläutert Decking. Im Betrieb ist der Tunnel wegen möglicher Strahlenbelastung ohnehin gesperrt. Letzte Chance also, noch einmal mehrere Stockwerke in die Tiefe unter Hamburg zu fahren und einen Blick auf den stärksten Röntgenlaser der Welt zu werfen.


Besuch am European XFEL in Hamburg

Arbeit am XFEL: Nach mehrmonatigen Wartungs- und Aufrüstungsarbeiten wird der Röntgenlaser jetzt wieder auf 2 Kelvin heruntergekühlt (Archivfoto). (Bild:

European XFEL

)

Der European XFEL – die Abkürzung steht für X-Ray Free-Electron Laser (Röntgen-Freie-Elektronen-Laser) – erzeugt Röntgenblitze aus einem Elektronenstrahl im Femtosekundenbereich. Um bis auf die kleinste, die molekulare und atomare Ebene hinabzusteigen, bedarf es einer riesigen Anlage.

Der European XFEL liegt im Boden unter Hamburg und der Nachbargemeinde Schenefeld. Er ist knapp dreieinhalb Kilometer lang, sein verzweigtes Tunnelsystem ist zusammen fast 6 Kilometer lang. Hier experimentieren Forscher der unterschiedlichsten Disziplinen: Physik, Astrophysik, Chemie oder Materialwissenschaften ebenso wie Biologie, Medizin oder Pharmazie. An dem 1,5 Milliarden Euro teuren Projekt sind zwölf Nationen beteiligt. Die Anlage ist seit 2017 in Betrieb. Seither ist es die erste längere Wartungsperiode, sonst steht der XFEL drei bis vier Wochen still.

Der Anfang des XFEL ist in Hamburg auf dem Gelände des Deutschen Elektronen Synchrotrons (DESY), das dieser Tage den 66. Geburtstag feiert. Hier steht der Injektor, auch Gun genannt, und der 1,7 Kilometer lange Linearbeschleuniger, jener Teil, der jetzt heruntergekühlt wird. In der Gun wird ein etwa Cent-großes Kupferstück mit einem Laser beschossen. Dadurch wird etwa eine Milliarde Elektronen aus dem Kupfer herausgelöst, die sich dann als geordnetes Paket auf die Reise gen Schenefeld machen sollen.

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Allerdings: Elektronen sind negativ geladen. Das bedeutet, sie stoßen sich ab. „Da hätte man nicht so viel gewonnen“, sagt Decking. „Der Trick von so einer Quelle ist, Elektronen erzeugen und dann sie ganz schnell auf Lichtgeschwindigkeit bringen.“ Das passiere in einer wenige Zentimeter großen Kavität. Diese verlässt ein etwa zwei Zentimeter großes Bündel Elektronen mit fast Lichtgeschwindigkeit, genau genommen mit 99,99999996 Prozent Lichtgeschwindigkeit.

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European XFEL im Überblick (deutsche Version)

Dann werden die Pakete von etwa zwei Zentimetern auf 20 Mikrometer komprimiert. Das erledigen Quadrupolmagnete, Magnete mit vier Polen, die wie Fokussierungslinsen die Strahlgröße manipulieren.

Von dort geht es durch den Linearbeschleuniger, eine Anordnung von Hohlraumresonatoren, großen gelben, 80 Zentimeter Objekten. Im Innern verbergen sich Strukturen aus Niob, in denen die Elektronenpakete konzentriertsind. Niob wird bei zwei Kelvin supraleitend, deshalb das Heliumkühlsystem. Die Helium-gekühlten Resonatoren beschleunigen die Elektronenpakete auf den folgenden 1,7 Kilometern bis zu 17,5 Gigaelektronenvolt.

„Wir könnten in einem warmen Beschleuniger etwa 100 Elektronenpakete pro Sekunde beschleunigen. In einem kalten Beschleuniger können wir im Moment etwa 27.000 Elektronenpulse pro Sekunde beschleunigen“, erläutert XFEL-Chef Thomas Feurer.



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Insolvenzverfahren: Käufer für Lidar-Firma Luminar gesucht


Volvo verzichtet in zukünftigen Fahrzeugen auf das Sicherheitsinstrument Lidar. Für Volvos Lidar-Lieferanten Luminar Technologies ist das der letzte Sargnagel. Das US-Unternehmen hat Gläubigerschutz nach Kapitel 11 des US-Insolvenzrechts beantragt. Die zu bedienenden Anleihen summieren sich aktuell auf 488 Millionen US-Dollar, hinzu kommen mindestens 72 Millionen Dollar Lieferantenforderungen. Lidars sind Systeme, die mit Laser punktweise Entfernungen messen. Sie werden unter anderem in Sicherheitssystemen von Kraftfahrzeugen verbaut.

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Aussicht auf profitable Geschäfte fehlt. Luminar Technologies wurde 2012 in der Absicht gegründet, die Kfz-Branche zu beliefern, insbesondere für selbstfahrende Autos, ohne parallel den Markt für Militärdrohnen und -roboter zu bespielen. Das Unternehmen setzte auf Eigenentwicklungen sowie größere Wellenlängen (1550 Nanometer statt 905 Nanometern), um bessere Resultate zu erzielen, speziell höhere Reichweite.

2020 gelang es Luminar, mit Volvo den ersten kommerziellen Vertrag über Lidars für Verbraucherfahrzeuge abzuschließen. Die Geräte sollten zur Standardausrüstung des elektrischen SUV EX90 gehören. Volvo verlangte von Lidar, nachzuweisen, ab 2024 mehr als 100.000 Lidars jährlich liefern zu können. Luminar hat nach Angaben des Insolvenzmanagers insgesamt 200 Millionen Dollar in die Volvo-Partnerschaft investiert, davon 52 Millionen Dollar in den Bau einer Fabrik in Mexiko. Anfang 2022 stellte Volvo die Bestellung von 1,1 Millionen Stück in Aussicht, kaufte dann aber weniger als 10.000.

Parallel hat Luminar ab 2021 mit der Volvo-Tochter Polestar zusammengearbeitet. Im Oberklasse-SUV Polestar sollten Luminars Lidars als Zusatzausstattung angeboten werden. Dazu kam es aber nicht, weil Polestars Software die Messergebnisse nicht verarbeiten konnte.

Ab 2022 versuchten Luminar und Mercedes-Benz gemeinsam, Fahrzeugtechnik zu entwickeln. Dieses Projekt scheiterte ebenfalls; zwar wurde ein Nachfolgeprojekt mit Mercedes beschlossen, aber nicht umgesetzt.

Im September 2025 machte Volvo kehrt: Lidar sei nur noch als aufpreispflichtige Zusatzausstattung vorgesehen und aus zukünftigen Modellen überhaupt gestrichen. Nachdem Luminar Volvo wegen Vertragsbruchs gemahnt hatte, kündigte der chinesische Autokonzern den Vertrag überhaupt. Damit musste Luminar jede Hoffnung fahren lassen. Bereits davor gesetzte Umschuldungen sowie Sparmaßnahmen, darunter verstärkte Auslagerung der Produktion und je eine Kündigungswelle 2024 und 2025, konnten nicht reichen, wenn der einzige nennenswerte Kunde abspringt. Eine neue Kooperation mit Caterpillar kam zu spät.

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Laut Analyse des Insolvenzmanagers sind drei Faktoren wesentlich für die Zahlungsunfähigkeit: Mehrere Autohersteller seien daran gescheitert, Lidar in ihre Fahrzeuge zu integrieren, womit der Markt deutlich kleiner ist als von Luminar erwartet. Da die Firma nie Stückzahlen verkaufen konnte, machte sie mit jedem verkauften Lidar Verlust. Und schließlich wächst der Preisdruck chinesischer Anbieter.

Luminar hat eine solvente Tochterfirma namens Luminar Semiconductors, die integrierte Schaltkreise (ASIC) für Lidars entwickelt. Diese Tochter wird für 110 Millionen US-Dollar an ein Photonik-Unternehmen aus New Jersey namens Quantum Computing verkauft – sollte nicht noch jemand ein besseres Angebot unterbreiten.

Für das Hauptgeschäft der Luminar Technologies ist noch kein Käufer bekannt. Die Suche wird nicht einfach. Im Laufe des Jahres haben bereits mehrere Außenstehende unaufgefordert Übernahmegespräche eröffnet, die jedoch zu keinem Abschluss geführt haben. Luminar hofft dennoch, den Betrieb unter einem neuen Eigner fortführen zu können. Bis dahin sollen Bestandskunden weiter versorgt werden. Insgesamt beschäftigt die Firma circa 440 Personen.

In München unterhält Luminar Technologies eine Vertriebs- und Kundendienstniederlassung, die Luminar GmbH. heise online hat bei Luminar Technologies nachgefragt, ob auch diese deutsche Tochter Insolvenz anmelden wird müssen. Bislang ist in den Insolvenzbekanntmachungen kein entsprechender Eintrag zu finden.

Luminar steht in der langen Liste von Firmen, die durch eine Special Purpose Acquisition Company (SPAC) eine Abkürzung an die Börse genommen, aber ihre Aktionäre binnen weniger Jahre enttäuscht haben. Gegen Luminar sind zwei Sammelklagen, zwei Aktionärsklagen und eine Untersuchung der Kapitalmarktbehörde SEC (Securities Exchange Commission) anhängig.

SPAC steht für Special Purpose Acquisition Company. So eine Firma wird nur dazu gegründet, Geld von Investoren einzusammeln, dann ohne eigentliche Geschäftstätigkeit an der Börse zu notieren, um schließlich binnen zweier Jahre mit einer noch nicht börsennotierten Firma – hier: Luminar Technologies – zu verschmelzen. Das war um das Jahr 2020 en vogue; für den übernommenen Betrieb ist das ein schneller und günstigerer Weg an die Börse.

Allerdings haben viele solcher SPAC-Konstrukte den Anlegern wenig Freude bereitet. Der Zwang, binnen zweier Jahre viele Millionen für irgendeine Akquisition ausgeben zu müssen, ist womöglich nicht der ideale Anreiz für die beste Investitionsentscheidung.


(ds)



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ICANN nimmt 2026 wieder Anträge für neue generische Top-Level-Domains entgegen


Die ICANN hat die nächste Runde für Anträge auf neue generische Top-Level-Domains (gTLD) angekündigt. Die Vergabestelle für einmalige Namen und Adressen im Internet wird ab Ende April entsprechende Vorschläge für Domain-Endungen wie .bochum oder .cpu annehmen, die bislang nicht registriert wurden. Finanzkräftige Antragsteller werden allerdings bevorzugt, denn die ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) erhebt Gebühren von bis zu 227.000 US-Dollar für jeden akzeptierten Antrag. Zudem kann es in Streitfällen um bestimmte gTLD zu Auktionen kommen.

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Zuletzt wurden Anträge auf gTLD im Frühjahr 2012 angenommen, was Bewerber damals 185.000 Dollar gekostet hat. Trotzdem zählte die ICANN vor mehr als dreizehneinhalb Jahren fast 2000 Anträge für neue Top-Level-Domains. Insbesondere Städtenamen waren beliebt als gTLD. Über ein Jahr nach der Antragstellung gingen .berlin und .wien als erste Städte-Domains online. Mittlerweile sind .hamburg, .amsterdam und .stockholm hinzugekommen, aber auch gTLD wie .bank, .edeka, .game und .microsoft.

Auf diese Anwendungsfälle verweist die ICANN jetzt zur neuen Runde im gTLD-Programm, denn sie können als Beispiele für neue Internetadressen dienen. Zudem stellt die Organisation einen Leitfaden für Bewerber bereit. Auf 440 Seiten werden so gut wie alle Details zu dieser gTLD-Antragsrunde dargelegt, bislang aber lediglich per PDF und nur auf Englisch. Eine HTML-Version soll im Januar 2026 folgen. Bis Ende Februar soll der Leitfaden auch in Arabisch, Chinesisch, Französisch, Russisch und Spanisch zur Verfügung stehen. Eine Liste aller bislang registrierten 1438 Top-Level-Domains stellt die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) in Textform bereit:

„Es ist von Bedeutung, dass Antragsteller für neue gTLDs auf die Bewertung der von ihnen beantragten gTLD-Zeichenfolge sowie auf alle anderen erforderlichen Bewertungen, einschließlich der finanziellen und operativen Fähigkeiten, vorbereitet sind“, erklärt Kurtis Lindqvist, Präsident und CEO der ICANN in der Mitteilung der Organisation. „Der Leitfaden für Bewerber informiert sie genau über die Anforderungen und unterstützt sie bei der Durchführung des Verfahrens.“

Zu den Erfordernissen zählt auch ein recht hohes Budget der Antragsteller, denn allein die gTLD-Bewertungsgebühr beträgt schon 227.000 Dollar pro Antrag. Allerdings kann diese Gebühr bei sogenannten qualifizierten Bewerbern wie gemeinnützigen oder internationalen Organisationen, indigenen Gruppen oder Kleinunternehmen aus weniger entwickelten Volkswirtschaften, die finanzielle Unterstützung benötigen, um 75 bis 85 Prozent reduziert werden. Damit fallen dann nur noch 34.500 bis 56.750 Dollar pro gTLD-Antrag an.

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Die ICANN eröffnet ihr Verfahren für neue gTLD-Anträge am 30. April 2026. Hoffentlich läuft es besser als bei der ersten Runde 2012. Zunächst machte das Bewerbungssystem für neue Domains schlapp, sodass das Antragsverfahren für neue Top-Level-Domains vorzeitig abgebrochen wurde. Die Internetverwaltung begründete ihren Schritt mit einem Softwareproblem, das nach Berichten über „ungewöhnliches Verhalten“ des Systems entdeckt worden sei. Beim nächsten Versuch nur einen Monat später gab es ein Datenschutzproblem, wodurch das gTLD-Bewerbungssytem kurzzeitig offline genommen wurde. Denn das System gab Informationen von Bewerbern preis, die nicht für die Veröffentlichung gedacht waren.


(fds)



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