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Die Spintronik hat so wichtige Entdeckungen wie den Riesenmagnetowiderstands-Effekt und das spin-abhängige quantenmechanische Tunneln von Elektronen hervorgebracht.
Die TU München betreibt in Garching die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz, kurz FRM II. Sie gilt als modernste und vielfältigste Neutronenquelle der Welt.
Um die Geheimnisse der Stoffe zu enthüllen, müssen große Maschinen und Geräte gebaut werden, die mit den Methoden der Streuung von Licht oder Teilchen arbeiten.
Das Rastertunnelmikroskop eignet sich nur zur Mikroskopie von elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen und Halbleitern.
Die Nanotechnologie befasst sich mit Details, die nur Millionstel Millimeter groß sind. Rastersondenmikroskope gewähren uns einen Einblick in diese Welt.
Die Bewahrung des kulturellen Erbes hat in den letzten Jahren einen zunehmenden Stellenwert in Politik und Gesellschaft erfahren – sogar Neutronen helfen dabei.
Mit Wirbeln in magnetischen Materialien lassen sich Daten bald vielleicht nicht nur platzsparender, sondern auch deutlich energieeffizienter speichern und verarbeiten.
Am Institut Laue-Langevin im französischen Grenoble analysieren Forscher aus aller Welt ihre Proben mithilfe von Neutronen.
Stellten die bisher bekannten Hochtemperatursupraleiter ein großes Rätsel der Festkörperphysik dar, so wirft eine neue Klasse von eisenhaltigen Supraleitern noch weitere Fragen auf.
Mit ausgeklügelten mathematischen und technischen Methoden gelingt es, immer schärfere Einblicke in Kristallstrukturen zu erhalten.
Ganz ähnlich wie Teppiche lassen sich auch hauchdünne Materialschichten aufrollen – und die so entstehenden Nanoröhrchen führen zu neuen technischen Anwendungen.
Mithilfe kurzwelliger Elektronenstrahlen können die Wissenschaftler direkt verfolgen, was in Kristallgittern beim Abkühlen oder Erhitzen, Stauchen oder Dehnen einer Materialprobe vor sich geht.
Licht verhält sich im sogenannten Nahfeld einer Lichtquelle anders als im Fernfeld, welches wir ausschließlich wahrnehmen
Die in der Natur und im Labor zugänglichen Temperaturen reichen von einer Milliarde Grad im Zentrum der heißesten Sterne herad bis zu zwei Millionstel Kelvin.
Forschern ist es gelungen, konventionelle organische Moleküle und leitfähige Polymere zu Materialien aus winzigen Nanozylindern zu vereinen.
Die Untersuchung einer neuen Klasse von Hochtemperatursupraleitern mit Synchrotronstrahlung bei hohen Drücken bestätigt die theoretischen Vorhersagen.
Röntgenstrahlung
Im Interview erzählen Peter Lee und Simon Zabler, wie an der Synchrotronquelle ESRF der menschliche Körper untersucht werden soll.
Materialforschung
Im Interview berichtet Wolfgang Wagermaier, warum Knochen so belastbar und bruchfest sind.
Quantenmechanik
Im Interview erzählt Reinhard Dörner, wie ihm und seinen Kollegen die Messung der bislang kürzesten Zeitspanne gelang.
Suprafestkörper
Wie Forscher einen Suprafestkörper erstmals zweifelsfrei erzeugen konnten, berichtet Tilman Pfau im Interview mit Welt der Physik.
Interview mit Norbert Schuch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik über den Nobelpreis für Physik 2016.
Neutronen
Im Interview mit Welt der Physik berichtet Thomas Hellweg, wie sich zukünftig Proben möglichst effizient an der Europäischen Spallationsquelle ESS untersuchen lassen.
Wissenschaftler haben untersucht, wie sich an Aerosolpartikeln in der Erdatmosphäre kleine Eiskristalle bilden.
Im Interview berichtet Natalia Dubrovinskaia, wie sich unter ultrahohem Druck neuartige Materialien erzeugen lassen.
Physik hinter den Dingen
Ein genauer Blick auf die Bestandteile der Milch zeigt, wie dessen typische Farbe zustande kommt.
Vom Antrieb einer Silvesterrakete, dem Knallen von Feuerwerkskörpern bis hin zu den leuchtenden Farben – hinter all diesen Effekten steckt eine Menge Physik.
Forschung – gefördert vom BMBF
Dieser Forschungsbereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern sowie den Aufbau und das Verhalten von Makromolekülen.
Auch wenn die Sandmuster den Seegang des Meeres widerspiegeln, ist ihre Entstehung doch einem gänzlich anderen physikalischen Prinzip geschuldet.
Mit Rastertunnelmikroskopen können Korrosionsprozesse auf molekularer Ebene beobachtet werden. Chemische und physikalische Prozesse an den Oberflächen von Metallen und Halbleitern lassen sich damit genau untersuchen und darauf für neue Anwendungen…
Das Hochfeld-Magnetlabor stellt sehr hohe gepulste Magnetfelder mit der nötigen experimentellen Infrastruktur zur Verfügung.
Neutronen sind eine außergewöhnliche Sonde, mit der kondensierte Materie untersucht werden kann.
Nano-Optik umfasst optische Methoden, mit denen sich einzelne Nanoteilchen und Nanostrukturen herstellen, untersuchen und manipulieren lassen.
Ein im Mai 2011 eröffnetes Forschungslabor in der Schweiz schirmt Erschütterungen, elektromagnetische Felder und Lärm hocheffizient ab.
Es ist nicht einfach, in einen laufenden Motor zu schauen, da jedes Fenster das Betriebsverhalten ändert. Doch ein Neutronenstrahl ermöglicht einzigartige Bilder.
Das Prinzip eines Rasterkraftmikroskops ist denkbar einfach. Im einfachsten Fall liegt die Sonde auf der Probe wie die Nadel eines Schallplattenspielers auf einer Schallplatte.
Die Spintronik verheißt die Grenzen der herkömmlichen Halbleitertechnologie zu übertreffen. In Zukunft könnten Spinwellen-Solitonen die Daten im Computer superschnell übertragen.
Bei der Spin-Elektronik sollen nicht nur die elektrische Ladung, sondern auch die Eigenrotation (Spin) von Elektronen und Atomkernen zur Verarbeitung und Kodierung von Informationen verwendet werden.
Carola Meyer sperrt Spins in Käfige aus Kohlenstoff-Molekülen und ist von der männlichen Übermacht in der Quantenphysik nicht zu beeindrucken.
Die Datenspeicherung verlangt nach immer kleineren magnetischen Strukturen. Doch es reicht nicht, herkömmliche Technik einfach auf einen kleineren Maßstab zu übertragen.
Aufgrund der in Ferromagneten vorhandenen „Austauschwechselwirkung“ unterscheidet sich die Energie von Elektronen mit verschiedenen Spin-Richtungen.
Im Interview erklärt Matthias Sperl, warum ein Astronaut auf der Internationalen Raumstation ISS insgesamt 64 Betonproben angerührt hat.
Nanotechnologie
Im Interview berichtet Carsten Ronning, wie er und sein Team ultraschnelle Prozesse in Nanodrähten untersucht haben.
Eis kann zahlreiche exotische Formen annehmen – nicht nur in Hochdrucklaboren, sondern auch in Diamanten oder auf Kometen.
Auch hierzulande können Eisbrocken vom Himmel fallen, die so groß wie Golfbälle sind. Für solche Hagelkörner ist ein starker, beständiger Aufwind nötig.
Die Luftfeuchtigkeit ist nicht die einzige Größe, um den Wasserdampfgehalt der Luft zu charakterisieren. Ein alternatives Maß dafür ist der Taupunkt.
Wenn Wassertröpfchen in den Wolken gefrieren, entstehen winzige Eiskristalle. Diese können zu stattlichen Schneeflocken heranwachsen – wenn die richtigen Bedingungen herrschen.
Heiß oder kalt? Das hängt von der durchschnittlichen Energie ab, mit der sich Teilchen in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper bewegen.
Im Oktober und November geht es los: Die Herbststürme brausen übers Land. Warum aber lebt das stürmische Wetter so plötzlich auf?
Der Blitz erzeugt einen Blitzkanal, in dem innerhalb von Millionstel Sekunden extrem hohe Temperaturen entstehen. Dadurch wird die Luft zu einer explosionsartigen Ausdehnung gebracht.
Wettervorhersagen sind mit den Jahren immer genauer geworden. Aber mit Gewittern tun sich Meteorologen nach wie vor schwer. Wie entstehen Gewitter und warum bereiten sie Probleme?
Schnee scheint luftig und leicht zu sein – und doch kann Schnee in größeren Mengen sogar Hochspannungsmasten knicken und Hallendächer zum Einsturz bringen.
Ein Gewitter mit Blitz und Donner erschreckt und fasziniert uns zugleich. Wodurch entstehen Gewitterblitze und wie finden sie ihren Weg zur Erde?
Äquivalenzprinzip
Im Interview berichtet Claus Lämmerzahl, wie die Satellitenmission MICROSCOPE ein grundlegendes Prinzip der Physik erneut bestätigte.
Festkörperphysik
Neben hohen Drücken und Temperaturen spielen vermutlich auch elektrische Felder eine wichtige Rolle bei der Kristallisation von Kohlenstoff.
Lithium-Ionen-Akku
Winzige Nanostrukturen erleichtern den Einsatz von Siliziumanoden für leistungsstärkere Batterien.
Materialforscher stellten ein neues Nanomaterial her, das etwa das Zweihundertfache seines Eigengewichts tragen kann.
Strömungen
Elektrische Spannungen lassen flüssiges Metall gleichmäßig fließen und verhindern so eine störende Tröpfchenbildung.
Bionik
Forscher imitieren die Nanostrukturen auf den Deckflügeln von Bockkäfern, um eine erstaunlich reflektierende Kunststofffolie zu entwickeln.
Mit bionischen Nanostrukturen nach dem Vorbild von Mottenaugen lässt sich auch bei schwachem Frost eine Vereisung von Oberflächen verhindern.
Geophysik
Erstmals wiesen Forscher in Diamanten eingeschlossene Kristalle aus dem Erdmantel nach, die eine wichtige Rolle für die Wärme der Erde spielen.
Trinkwasser
Mithilfe von neuartigen Membranen lassen sich gezielt Schwermetalle und andere giftige Substanzen aus belastetem Wasser entfernen.
Antimaterie
Mit einem für gewöhnliche Atome etablierten Kühlverfahren ließen sich nun auch Atome aus Antimaterie abkühlen.
Stahl
Unter dem Elektronenmikroskop offenbarte sich Forschern, wie sich die Klingen während einer Rasur verändern.
Verbrennungsprozesse
Computersimulationen zeigen, wie die ungewöhnliche Flammenform beim Verbrennen von Heptan – einem flüssigen Kohlenwasserstoff – entsteht.
Verdunstung
Kernspinanalysen offenbarten, wie Wassermoleküle in trocknenden Textilien zu Wasserdampf übergehen.
Elektrostatik
Die gezielte elektrostatische Aufladung von Eiskristallen könnte zukünftig genutzt werden, um auch große Oberflächen zu enteisen.
Gravitation
Mit einer hochempfindlichen Gravitationswaage bestimmten Forscher die extrem schwache Schwerkraft zwischen zwei winzigen Goldkugeln – ein neuer Rekord.
Thermodynamik
Neue Analysen zeigen, dass unterkühltes Wasser selbst bei minus 138 Grad Celsius flüssig bleibt.
Fluide
Aus einer speziellen Mischung aus Wasser, Glycerin und Mikropartikeln formten Physiker Seifenblasen mit einer besonders stabilen Hülle.
Selbstorganisation
Winzige Kunststoffpartikel ordnen sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes selbstständig in symmetrischen Mustern an.
Eiskristalle
Kürzlich entschlüsselte Eisstrukturen erweitern das Phasendiagramm von Wasser und bieten Einblicke in riesige Eisplaneten wie Neptun oder Uranus.
Materialwissenschaft
Hauchdünne Eisfasern lassen sich verbiegen und leiten Licht wie Glasfasern.
Mit winzigen Partikeln lassen sich Schadstoffe aus verunreinigtem Wasser herausfiltern.
Lebensmittel
Durch einen kleinen Zusatz bilden sich die gewünschten Kristalle in der Kakaobutter deutlich leichter als in herkömmlichen Verfahren.
Elektrizität
Ein kurzer Kontakt lässt elektrische Ladungen zwischen Metallen wandern und Spannungen entstehen.
Ein neues Material, zusammengesetzt aus Metallatomen und organischen Molekülen, zeigt erstmals auch bei Raumtemperatur stabile magnetische Eigenschaften.
Strömung
Erst nach komplexen Strömungsprozessen formen sich die Schichten aus Espresso und Milch in einem Latte macchiato.
Topologische Isolatoren
Physiker imitieren die besonderen Eigenschaften von topologischen Isolatoren mithilfe von rotierenden Kreiseln – und stoßen dabei auf ein überraschendes Verhalten.
Forscher beobachten atomare Struktur einer Katalysatoroberfläche unter Reaktionsbedingungen.
Forscher regen Siliziumkristall zum Aussenden von laserartigem Röntgenlicht an und wollen neue Möglichkeiten für Materialforschung eröffnen.
Künstliche Atome lassen sich nun auch bei Raumtemperatur „an- und ausschalten“ und könnten als optische Transistoren dienen.
Neues Material eignet sich für flache Linsen als Herzstück möglicher neuartiger Module.
Das sogenannte DNA-Origami eignet sich für die Synthese von komplexen Strukturen aus Zehntausenden von künstlichen Erbgutmolekülen.
Ganz ohne komplizierte Werkzeuge lassen sich durch Selbstorganisation dreidimensionale Nanostrukturen fertigen.
Kristall mit exotischer Symmetrie soll bei einer Kollision von Meteoriten im Weltraum entstanden sein.
Wissenschaftler setzen ein supraleitendes Material unter Druck und ermöglichen den verlustfreien Stromtransport so bei höheren Temperaturen.
Neuer flexibler und durchsichtiger Halbleiter eignet sich für medizinische Implantate, Sensoren und dehnbare Displays.
Leben
Versuche mit Wassertröpfchen zeigen, dass eine noch ungeklärte Selbstorganisation für das scheinbar zufällige Strömungsverhalten von roten Blutkörperchen verantwortlich ist.
Entropie
Das Zusammenpressen und Ausdehnen eines verformbaren Materials bietet eine effiziente Alternative zu heutigen Kühlprozessen.
Akustik
Mit Laserlicht steuern Wissenschaftler, wie sich Schallwellen in einer dünnen Membran ausbreiten.
Kristalle
Forscher spalten bestimmte Kristalle und beobachten eine verblüffende Selbstorganisation der Atome auf der Oberfläche.
Baustoffe
Ein neues Verfahren steigert die Stabilität von Holz um etwa das Zwölffache, wodurch der natürliche Baustoff eine Alternative zu Stahl bietet.
Mit einem neuen Verfahren lassen sich Flüssigkeiten schnell und effizient in einer hauchdünnen Folie einschließen.
Der israelische Physiker Daniel Shechtman erhält 2011 den Nobelpreis für Chemie.
Mithilfe eines vereinfachten Modells lässt sich die Fortbewegung von Organismen in einer Flüssigkeit nachvollziehen.
In Experimenten haben Physiker einen überraschenden Übergang von chaotischer zu gerichteter Bewegung beobachtet.
Die Temperatur der Flasche entscheidet, ob Wasser oder Kohlendioxid gefriert und somit ob grauweißer oder blauer Dunst nach dem Korkenknall sichtbar wird.
Experimente mit Diamantpresszellen liefern neue Hinweise auf die metallische Phase von Wasserstoff – das könnte auch für die Supraleiterforschung interessant sein.
Ein neues Experiment belegt: Die auf haftende und gleitende Tropfen wirkenden Kräfte verhalten sich ähnlich wie bei Festkörpern.
Wie sich schwimmende Mikroscheiben selbstständig zu komplexen Strukturen anordnen, lässt sich durch vorher festgelegte Randbedingungen steuern.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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