The Institute of Chemical Technologies and Analytics - within the Faculty of Technical Chemistry, opens an external URL in a new window -  bridges different matters in Chemistry, Technology, Instrumental Analytical Chemistry, Materials Science, Bioanalytics, Electrochemistry and Environmental Chemistry and unifies basic with applied sciences & technologies within one institution, which is a unique combination found in Central and Eastern Europe.

The scientific focus of the institute is on one hand development of analytical strategies and instrumentation (e.g. (bio)sensors, omics-techniques, mass spectrometry, imaging techniques, ultra trace separation and detection techniques on the elemental as well as molecular level). On the other hand the focus is related to technology of speciality materials, ranging from metals, less common metals, high performance ceramics, thin films and composites to biomedical materials, as well as energy storage and conversion devices in connection with electrochemical technologies. The development of powerful analytic techniques for structure elucidation as well as for environmental technologies is another focus of research within the institute.

The strength of the institute lies in the remarkable combination of industrially driven applied research and development with an exceptional range of analytical, chemical and structural characterization methods, represented by a large pool of "high-end" scientific equipment. As an example, the institutes has in-house access to an array of excellent analytical instruments pooled in the X-ray Center, opens in new window and Analytical Instrumentation Center, opens in new window allowing competitive research in a large number of application fields (e.g. ranging from inorganic metallic materials to biological tissues).

The Institute of Chemical Technologies and Analytics is organized in five research divisions and consists of 12 research groups headed by international renown scientists and high potential young scientists.

164-01

Imaging and Instrumental analytical chemistry

164-02

Environmental analytics, Process analytics and Sensors

164-03

Chemical Technologies

164-04

Technical Electrochemistry

164-05

Structural Chemistry

Österreich bekommt eine High-Tech-Atomuhr

Im Rahmen der Förderinitiative „Quantum Austria“ von BMWF und FFG wurde unter anderem das Projekt „AQUclock“ genehmigt: TU Wien und BEV bauen eine neue Hochpräzisions-Atomuhr auf.

Atomuhr

Österreich bekommt eine Atomuhr - und zwar eine mit extrem hoher Präzision

Atomuhren sind ein beeindruckendes Beispiel dafür, wie Quantentechnologie unseren Alltag beeinflusst: Ohne sie gäbe es keine globalen Satelliten-Navigationssysteme, sie werden verwendet, um digitale Datenübertragung zu synchronisieren und sie sind ein wichtiges Werkzeug für die Grundlagenforschung.

Nun soll in Österreich eine neue Atomuhr mit extrem hoher Präzision aufgebaut werden – von der TU Wien und dem Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV). Damit wird die Präzision der in Österreich verfügbaren Zeitmessungs-Technologie mit einem Schlag um einen Faktor 100 verbessert.

Möglich wurde dieses Projekt durch eine Förderung des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung und der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG: Im Rahmen der Förderinitiative „Quantum Austria“ erhielten zwölf Projekte eine Förderzusage. Die neue Hochleistungs-Atomuhr wird mit 3,2 Millionen Euro unterstützt.

Eine Frage der Frequenz

Nicht alle Atomuhren sind gleich präzise: „Ältere Modelle arbeiten noch mit Mikrowellen, im Bereich von 1 bis 10 Gigahertz“, sagt Prof. Thorsten Schumm von der TU Wien, der das neue Projekt leitet. Die Sekunde ist heute offiziell über die Strahlung eines Energie-Übergangs im Cäsium-Atom definiert – diese Strahlung hat eine Frequenz von etwas über 9 Gigahertz.

Es geht aber noch viel besser: „Sogenannte optische Atomuhren arbeiten bei Frequenzen von 100 bis 1000 Terahertz – im Bereich des sichtbaren Lichts“, erklärt Thorsten Schumm. „Sie sind viel präziser, doch in Österreich steht eine solche Atomuhr auf Weltklasseniveau derzeit nicht zur Verfügung.“

Das wird sich nun ändern: Die neue präziseste Uhr Österreichs wird eine Ytterbium-Uhr sein. Sie soll eine Präzision von rund 2 x10^(-17) erreichen – das entspricht etwa der Genauigkeit einer Uhr, die seit der Entstehung des Universums tickt und heute immer noch erst einen Fehler von weniger als zwei Sekunden aufweist.

Völlig neue Experimente

„Die neue Uhr wird die in Österreich verfügbare Genauigkeit von Zeitmessungen verhundertfachen, und das hat eine große Bedeutung für viele verschiedene Forschungsbereiche“, sagt Thorsten Schumm.

So kann man etwa Präzisionsmessungen durchführen, um das Zusammenspiel von Quantenphysik und Gravitation besser zu verstehen. Man kann mit einem derart hochpräzisen Taktgeber Laserstrahlen besser stabilisieren, die man etwa für die Quantenkommunikation benötigt. Selbst die fundamentalen Konstanten der Natur lassen sich so präziser messen als bisher.

Signale über Glasfaserkabel mit anderen teilen

Entscheidend für den Nutzen des Projekts ist, dass man die Signale der neuen Atomuhr per Glasfaserkabel an verschiedene Forschungsgruppen weiterleiten kann. „Die Glasfaser-Verbindungen gibt es bereits, mehrere wichtige Knotenpunkte sind bereits voll funktionsfähig“, sagt Thorsten Schumm. So ist sichergestellt, dass nicht nur die TU Wien sondern auch andere österreichische Forschungseinrichtungen die extreme Präzision der neuen Atomuhr nutzen können. Im November wird mit dem Aufbau der Atomuhr begonnen, 2024 soll der Testbetrieb starten, nach drei Jahren soll das Gerät im Regelbetrieb mit maximaler Präzision verwendet werden können.

 

Text: Florian Aigner