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Schon vor knapp vier Jahrzehnten wurden sie theoretisch vorhergesagt. Aber erst in diesen Jahren entwickeln Physiker immer mehr nanostrukturierte Metamaterialien, die die Gesetze der Optik auf den Kopf stellen.
Wissenschaftler in Jülich und Aachen begründen die Wärmeleitfähigkeit von Phasenwechselmaterialien mit den Bindungsverhältnissen der Atome
Quantenphysik
In der 272. Folge unseres Podcasts stellt Reinhard Kienberger einen Effekt vor, der eine Schlüsselrolle in der Geschichte der Physik spielt.
Erneuerbare Energien
In der 337. Folge erklärt Christiane Becker, wie Solarzellen funktionieren und wie sich das Sonnenlicht damit möglichst effizient in elektrischen Strom umwandeln lässt.
Fluiddynamik
Mit Flüssigkeit gefüllte Ballons sind beim Aufprall erstaunlich stabil – wenn man sie vorher nicht allzu stark dehnt.
Fluide
Ein neues Modell erklärt, warum sich an der Innenwand eines Weinglases oftmals Schlieren und herabrinnende Tropfen bilden.
Physik hinter den Dingen
Öffnet man eine Champagner- oder Sektflasche, stört man ein thermodynamisches Gleichgewicht – mit bekannten Folgen.
Der Physik-Nobelpreis 2010 geht an Andre Geim und Konstantin Novoselov für ihre grundlegenden Arbeiten zum Kohlenstoffzustand „Graphen“.
Nachwuchsforscher aus aller Welt trafen sich zum Wettbewerb in Bratislava
Winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff glänzen mit hervorragenden elektronischen Eigenschaften und bieten sich als Nachfolger von Silizium für leistungsfähige Computerchips an. Doch konnten Wissenschaftler bisher nur einzelne Transistoren mühsam aus…
Friedhelm Bechstedt wird am 29. Februar mit deutsch-französischem Forschungspreis geehrt
Zwei Forschergruppen entschleiern unabhängig voneinander altes Mysterium des Elektromagnetismus
Werkstoff wechselt bei besimmter Temperatur zwischen Leiter und Isolator.
Bei einer neunen Klasse von Supraleitern ist ein interessantes Phänomen aufgetreten: Druck hat auf die neuen supraleitenden Materialien eine ähnliche Wirkung wie Dotierung.
Feine Geflechte sammeln Nanopartikel aus Edelmetallen an ihrer Oberfläche und bilden die Grundlage für hocheffiziente Katalysatoren
Organische Säuren können Lithium und Kobalt aus geschreddertem Akkumüll herauslösen.
Die üblichen Gesetze der Wärmestrahlung versagen bei sehr kleinen Körpern, wie Messungen an Nanodrähten belegen.
Schon geringe Spannungen können leuchtendes Plasma erzeugen, das kleine Säuretropfen in der Schwebe hält.
Neues Material für elektronische Schaltkreise
Erdöl ist der wichtigste Rohstoff für die Kunststoffindustrie. Doch auch aus biologischen Substanzen lassen sich hochwertige Plastikteile herstellen.
Deutsche Forscher entwickeln neuen Katalysator
Selbstorganisation
Winzige Kunststoffpartikel ordnen sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes selbstständig in symmetrischen Mustern an.
Oberfläche einer Kugel bestimmt das Verhalten bei einem Aufprall auf Wasser
"Osmotischer Schock" kann die Produktion vielseitiger Nanostrukturen vereinfachen.
Forscher entwickeln Syntheseverfahren für hauchdünne Schichten aus Nickeloxid-Kristallen, die sich wie Metall und Isolator zugleich verhalten.
Ungewöhnlicher Effekt der negativen Gasadsorption könnte für pneumatische Module und in chemischen Trennverfahren genutzt werden.
Das Antiteilchen des Elektrons – das Positron – eignet sich als nanoskopisches Sondenteilchen, mit dem sich selbst einzelne fehlende Atome in einem Kristall nachweisen lassen.
Eine atomare Landkarte soll zeigen, warum eisenbasiertes Material besser leitet, wenn man es mit Ionen bestrahlt.
Neue Produktionsmethode erzeugt Bündel langer einwandiger Kohlenstoff-Nanoröhrchen zwischen zwei Flächen.
Chemiker deponieren Biomoleküle in einem geordneten dünnen Film auf einer Oberfläche und erhoffen sich davon neue Synthesewege für funktionelle Materialien.
Die Zusammensetzung der Glasflasche enthüllt das Alter alter Weine, ohne die Flasche öffnen zu müssen
Abhängig von der Temperatur schrumpfen spezielle Nanoröhrchen zusammen oder dehnen sich aus und könnten so als winzige Molekularpumpe dienen.
Energiegewinnung
Bereits kleine Temperaturunterschiede genügen, um mit dem Prototyp eines pyroelektrischen Minikraftwerks elektrischen Strom zu erzeugen.
In eindimensionalen Elektronensystemen ist die Bewegung der Elektronen auf eine Raumrichtung eingeschränkt. Bei tiefen Temperaturen verlieren die Elektronen ihre „Identität“.
Forscher bestimmen Teilchengröße, bei der sich die Supraleitung von Zinn-Nanopartikeln um 60 Prozent verbessert
Nanotechnologie
Quantenpunkte verhalten sich wie eine Art riesiges Atom. Die daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften ermöglichen eine Vielzahl von technischen Anwendungen.
Symmetrie
Obwohl Quasikristalle bereits vor 30 Jahren entdeckt wurden, sind viele ihrer Eigenarten noch nicht verstanden. Inzwischen könnten aus einer neuen Art von Quasikristallen Materialien mit besonderen Eigenschaften entstehen.
Strukturuntersuchungen zeigen Kristalldefekte durch Alpha-Bestrahlung
Farbsalze in Feuerwerkskörpern enthalten instabile Radium- und Kaliumisotope und senden Gamma-Strahlung aus – Gesundheitsrisiko bei Zimmerfeuerwerk
Das Prinzip eines Rasterkraftmikroskops ist denkbar einfach. Im einfachsten Fall liegt die Sonde auf der Probe wie die Nadel eines Schallplattenspielers auf einer Schallplatte.
Rastersondenmikroskope gewähren uns einen Einblick in die Welt der Atome und Moleküle. Sie können dort zwar auch nicht „sehen“, aber sie tasten sich durch den Nanokosmos.
Das Rastertunnelmikroskop eignet sich nur zur Mikroskopie von elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen und Halbleitern.
Physiker können den Einfluss von Materialdefekten jetzt auch bei Raumtemperatur vorhersagen.
Forscher erklären, warum optische Beschichtungen häufig in regelmäßigen Mustern reißen.
Mithilfe von Metamaterialien wollen Forscher Licht verschiedener Wellenlängen stoppen. Aufgebaut aus hochsymmetrischen Strukturen, können solche Stoffe theoretisch Lichtwellen geschickt umlenken, so dass man daraus Tarnkappen oder hauchdünne Linsen…
Physiker analysieren in einer Computersimulation das Wechselspiel zwischen Luftschichten, Auftreffpunkt und Flüssigkeit
Reibung ist definiert als der Widerstand, der bei der Bewegung zweier sich berührender Körper auftritt. Doch bislang lässt sie sich nicht exakt berechnen oder vorhersagen.
Zur ultragenauen Messung der Reibungskraft wurde eine Kette aus einzelnen Atomen über einen künstlichen Kristall aus Lichtwellen gezogen.
Ein neues Experiment belegt: Die auf haftende und gleitende Tropfen wirkenden Kräfte verhalten sich ähnlich wie bei Festkörpern.
Neue Messungen und ein vereinfachtes Model zeigen, wie der Krümmungswinkel von Buchseiten die Reibungskräfte dazwischen bestimmt.
Strukturiertes Material erreicht einen Brechungsindex von über 30 für Terahertzwellen
Leitfähigkeit bleibt auf atomarer Ebene erhalten – keine Behinderung durch Quanteneffekt
Chemiker treiben thermoelektrische Werkstoffe durch geschickte Strukturierung und Dotierung zu höheren Wirkungsgraden.
Organische Leuchtdioden (OLED) haben das Potenzial, in Zukunft herkömmliche Glühlampen abzulösen. In günstigen Produktionsprozessen lassen sich aus ihnen nicht nur zu punktförmigen Lichtquellen, sondern auch leuchtende, flexible und große Flächen…
Nach dem natürlichen Vorbild entwickeln Forscher einen biokompatiblen Klebstoff, der in Zukunft kleine Knochenstücke sicher zusammenhalten soll.
Neues Kohlenstoffmaterial aus Fullerenen ist ähnlich hart wie Diamant.
Bergakadamie Freiberg wird deutsches Zentrum für Ressourcentechnologie
Prototyp eines flexiblen Monitors erzeugt mit eingelagerten piezoelektrischen Nanostäbchen Strom beim Antippen
Einfache physikalische Prinzipien erklären kollektive Bewegungen – Forscher vermuten Nutzen für Schwarmbildung von Vögeln und Bakterien.
Leere Gitterplätze nahe der Oberfläche von Eisenoxid erklären, warum Atome daran isoliert haften.
Flüssigkeit auf porösem Material könnte zum Beispiel Prothesen vor unerwünschtem Bakterienbewuchs schützen.
Neue Theorie könnte ein seit mehr als 25 Jahren ungeklärtes Verhalten beim Phasenübergang erklären.
Elektromagnetische Wellen
In der 305. Folge erklärt Franz Pfeiffer, wie Wilhelm Conrad Röntgen vor 125 Jahren eine „neue Art von Strahlung“ entdeckte und wie man sich deren besonderen Eigenschaften heute zunutze macht.
Effekt eröffnet den Weg für neue Experimente in der Quantenoptik.
Erst mit Wasser wird Sand zum geeigneten Baumaterial für Sandburgen. Entgegen den Erwartungen lässt sich die feuchte, klumpige Masse auch besser durch Röhren pumpen als im locker-trockenen Zustand.
Forscher entdecken extrem schwache Oberflächenkräfte, über die sich einzelne Körner gegenseitig anziehen
Bremer Wissenschaftler finden neuen Katalysator für Oxidation von Methanol
Selbstreinigende Oberflächen sind keine Zukunftsmusik mehr. Nachdem 1997 Wilhelm Barthlott von der Universität Bonn erstmals über den Lotuseffekt von nanostrukturierten Beschichtungen berichtete, werden mittlerweile zahlreiche Farben und Lacke mit…
Wassergewinnung
Dank einer besonderen Beschichtung lassen sich schädliche Substanzen in kondensiertem Wasser zersetzen – und so gereinigtes Trinkwasser gewinnen.
Trinkwasser
Mithilfe von neuartigen Membranen lassen sich gezielt Schwermetalle und andere giftige Substanzen aus belastetem Wasser entfernen.
Durch Anregung des Leitungsmaterials lassen sich durchströmende Flüssigkeiten steuern.
Erst kürzlich stellten amerikanische Forscher einen Klebstoff vor, der auch unter Wasser mit der Haftkraft von Muscheln und Geckos fest hielt. Deutsche und britische Kollegen fanden nun einen Kleber, der sich in flüssiger Umgebung sogar umschalten…
Akustik
In der 275. Folge unseres Podcasts berichtet Steffen Marburg, wie Schall entsteht und warum wir ihn manchmal als Wohlklang und manchmal als Lärm empfinden.
Schäume können Ultraschall bei bestimmten Frequenzen komplett absorbieren – und eignen sich damit möglicherweise für Schallisolierungen.
Verbunden mit Polymermolekülen lassen sich Flüssigkristalle als Bausteine für kontrolliert verformbare Oberflächen nutzen, die auf Wärme reagieren.
Eingebettete Nanokristalle blockieren dank elektrischer Spannung selektiv Infrarotstrahlung.
Ein bisschen Strom, und die Oberfläche ist wie ausgewechselt: Ein neues Material stößt Flüssigkeitstropfen anfangs ab, nach dem Anlegen einer Spannung kann die Flüssigkeit jedoch einsinken und die gesamte Oberfläche benetzen.
Eine mikrostrukturierte Metallschicht wechselt kontrolliert zwischen amorpher und kristalliner Phase und könnte damit Grundlage für vielseitige Optiken werden.
Bionik
Ein neues Material nach dem Vorbild von Tintenfischen kann je nach Einstellung Wärme, Licht und Mikrowellen blockieren – oder durchlassen.
Ein Ensemble aus thermoelektrischen Modulen soll Elektronik effizienter kühlen.
Statt Computerchips aus Siliziumscheiben herauszuschneiden, setzen europäische Forscher halbleitende Moleküle zu ersten funktionierenden Modulen zusammen
Ein amerikanisches Unternehmen hat erstmals ein Mikroskop zur Marktreife gebracht, dass mit geladene Heliumionen arbeitet. damit lässt sich eine noch bessere Auflösung erzielen, als mit Elektronen-Mikroskopen.
Hochauflösende Aufnahmen von nur wenigen gebundenen Eisenatomen könnten der Entwicklung leistungsfähigerer Katalysatoren dienen.
Starke Magnetfelder halten Schaumblasen in der Schwebe und lassen dank der erhöhten Lebensdauer lange Messungen zu.
Hochporöse Polymere aus Milcheiweiß und Lehm-Mineralen könnten Dämmstoffe auf Erdölbasis ersetzen
Ministerin eröffnet Konferenz über Forschungsinfrastrukturen
Europäischer Forschungsrat trifft sich in Berlin zur Auftaktkonferenz
Bundesministerin gratuliert Leibnizpreisträgern zu herausragenden Leistungen
Licht
Eine mit Wassertropfen benetzte Oberfläche erscheint je nach Einfallswinkel des Lichts und Blickwinkel eines Betrachters in verschiedenen Farben.
Kunstprodukt stabiler als das Innere von Muschelschalen – Anwendung für feste, durchscheinende Beschichtungen aus günstigen Rohstoffen möglich.
Eine dünne Wasserlage zwischen Eis und Kufe ist dafür verantwortlich, dass man auf Schlittschuhe so leicht dahingleiten kann. Aber wie entsteht diese Wasserlage?
Auch in der Nanowelt treten Reibungskräfte auf und müssen für den Aufbau zukünftiger Nanomaschinen beachtet werden. Wissenschaftler haben nun die Reibungsphänomene auf atomarer Ebene analysiert.
Erosion
Mit einer neuen Methode lässt sich der Einfluss von Haftkräften zwischen Staubkörnern auf Erosionseffekte im Detail analysieren.
Eiskristalle
In der 253. Folge unseres Podcasts erklärt Martin Schneebeli vom WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung in Davos, wie Schnee entsteht und wie er sich im Lauf der Zeit verändert.
Mit einem Phasenwechsel-Modell für Menschenströme erkennt ein Computer kritische Momente in Echtzeit
Für ultraschnelle Datenspeicher kann mit polarisierten Laserpulsen eine magnetische Orientierung zerstört und umgedreht neu aufgebaut werden
Lebensmittel
Durch einen kleinen Zusatz bilden sich die gewünschten Kristalle in der Kakaobutter deutlich leichter als in herkömmlichen Verfahren.
Chiphersteller fürchten das Ende der Siliziumära für ihre leistungsstarken Prozessoren. Quanteneffekte und eingefangene Elektronen könnten schon in wenigen Jahren zuverlässige Schaltvorgänge der Nanometer kleinen Transistoren empfindlich stören.…
Silberchloridpartikel verhalten sich unter UV-Licht wie lebende Einzeller – Neues Prinzip für autarke Nanomaschinen
Aus Kohlenstoff bestehen viele altbekannte und nagelneue Materialien mit vielseitigen Eigenschaften. Nach Ruß, Nanoröhrchen, Fullerenen oder Kohlefasern, Graphit oder Diamant fertigten nun amerikanische Forscher ein nach eigenen Angaben extrem festes…
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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