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Materie
Mit kurzen Laserpulsen bearbeitete Metalloberflächen benötigen keine zusätzliche Beschichtung, um Wassertropfen und Staub abperlen zu lassen.
Leben
Extrem wasser- und blutabweisende Oberflächen erlauben vielfältige Anwendungen – von selbstreinigenden Solarzellen, die Licht besonders effizient sammeln, bis hin zu leistungsfähigeren Herz-Lungen-Maschinen.
Bionik
Ein neues Glas nach dem Vorbild des Glasflügelfalters ist nicht nur besonders transparent – es stößt auch verschiedenste Flüssigkeiten ab.
Mathematische Physiker müssen tief in die theoretische Werkzeugkiste greifen, um das Tropfen zu erklären. Die Idee der Selbstähnlichkeit hilft ihnen dabei.
Überraschender Effekt für die widerstandslose Stromleitung bei eisenhaltigen Kristallen entdeckt
Werkstoff könnte Grundlage für extrem sichere Wasserstofftanks bilden
Thermoelektrische Module könnten Abwärme von Kraftwerken nutzen
Fehler in den Kristallen eignen sich für die kleinsten Schalteinheiten, die sogenannten Qubits.
Theoretische Modelle können bei der Suche nach Supraleitern bei Raumtemperatur nur eingschränkt helfen.
Neue Materieform vereint bisher bekannte Kristalltypen
Mit Wirbeln in magnetischen Materialien lassen sich Daten bald vielleicht nicht nur platzsparender, sondern auch deutlich energieeffizienter speichern und verarbeiten.
Werkstoffe
In der 318. Folge stellt Holger Böse unterschiedliche Werkstoffe vor, die eigenständig auf äußere Reize – wie etwa Licht oder Wärme – reagieren.
Schrumpfen die Strukturen auf modernen Computerchips schon auf Maße unter 65 millionstel Millimeter, suchen Forscher intensiv nach noch kleineren Bauteilen. Ein winziges Modul auf der Basis einer Farbstoff-Solarzelle kann hierfür als lichtgesteuerter…
Mit Terahertzwellen wollen Forscher schnelle und genaue Hautuntersuchungen ermöglichen und auch Hautkrebs früh aufspüren
Komplexe, dreidimensionale Origamistrukturen leiten Schallwellen variabel in beliebige Richtungen.
Neutronen dienen der Wissenschaft als eine Art Supermikroskop – mit ihrer Hilfe erhalten sie einzigartige Einblicke in die Materie. Eine besonders effiziente Methode, um Neutronen zu erzeugen, ist die Spallation.
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…
Tinte mit goldenen und silbernen Nanopartikeln zeigt nach UV-Bestrahlung Texte und Bilder nur für kurze Zeitspannen
Zementit, eine Verbindung aus Eisen und Kohlenstoff, zeigt in Simulationen ein überraschendes Verhalten.
Rastertunnelmikroskop offenbart elektronische Eigenschaften einzelner Atome wie eine Hochgeschwindigkeitskamera
Nach vielen Forschungsansätzen schlagen amerikanische Forscher ein Design für einen Spin-Transistor vor, der mit herkömmlicher Silizium-Technologie hergestellt werden könnte. Ihre Idee hofft nun auf die Umsetzung im Labor.
Nanostruktur der natürlichen Fasern beeinflusst Ausbreitung mechanischer Wellen auf einzigartige Weise.
Die flexible Stärke von Spinnenseide konnte ein amerikanisch-britisches Forscherteam elegant mit der harten Struktur und Stabilität von Kieselalgen in einem neuen Werkstoff vereinen
Carola Meyer sperrt Spins in Käfige aus Kohlenstoff-Molekülen und ist von der männlichen Übermacht in der Quantenphysik nicht zu beeindrucken.
In der Spintronik zeigen Elektronen, dass sie für weit mehr verwendet werden können als nur für Elektronik, nämlich wenn ihr Spin genutzt wird.
Die Spintronik hat so wichtige Entdeckungen wie den Riesenmagnetowiderstands-Effekt und das spin-abhängige quantenmechanische Tunneln von Elektronen hervorgebracht.
Material für Solarzellen eignet sich offenbar auch für extrem kompakte Schaltkreise der Zukunft.
Die Spintronik verheißt die Grenzen der herkömmlichen Halbleitertechnologie zu übertreffen. In Zukunft könnten Spinwellen-Solitonen die Daten im Computer superschnell übertragen.
Aufgrund der in Ferromagneten vorhandenen „Austauschwechselwirkung“ unterscheidet sich die Energie von Elektronen mit verschiedenen Spin-Richtungen.
Prozess eröffnet Weg zu spintronischen Computerchips, die Daten verarbeiten und zugleich dauerhaft speichern können
Durch Anlegen einer Temperaturdifferenz erzeugten Wissenschaftler einen Spin-Strom von einem Ferromagneten über eine Tunnelbarriere in einen Silizium-Halbleiter
Aus der Kombination von Elektronik und Magnetismus versprechen sich Forscher Bauteile mit ganz neuen Eigenschaften. In einigen Nischen kommen sie bereits zum Einsatz.
Übergangstemperatur zum supraleitenden Zustand liegt bis zu vierzig Prozent über dem bisherigen Literaturwert.
Nanotechnologie
Materialforscher stellten ein neues Nanomaterial her, das etwa das Zweihundertfache seines Eigengewichts tragen kann.
Dank einer Mikrostruktur hält Schnee einer Belastung bis zu einem kritischen Wert stand.
Neues Verfahren könnte Weg für Massenfertigung von Displays und Sensoren ebnen.
Eine hierarchisch aufgebaute Nanostruktur könnte zu einer deutlich längeren Lebensdauer des Werkstoffs führen.
Stahl ist eines der wirtschaftlich bedeutendsten Materialien überhaupt. Mithilfe neuer Forschungsansätze versuchen Forscher, neue Stähle für die Industrie zu entwickeln.
Sie formen bizarre Brücken und flache Terrassen. Mineralien aus heißen Quellen setzen sich fortwährend ab und lassen die Kalkformationen um bis zu fünf Millimeter pro Tag wachsen.
Physiker loten Tempogrenzen für elektronische Schaltkreise aus
Nanodrähte aus Zinkoxid zeigen eine für kristalline Materialien überraschende Elastizität.
Mit einem neuen Ansatz lässt sich nun schneller und genauer abschätzen, wie stark Meerwasser den Sand von Stränden abträgt.
Ähnlich wie die Haut vertrockneter Früchte werden sehr dünne Filme aus Kunststoff runzlig, wenn sie mechanischem Stress ausgesetzt werden.
Raumtemperatur genügt für effiziente Gewinnung von Wasserstoff für Brennstoffzellen
Mit Computersimulationen und Spektroskopie suchen Forscher die optimalen Substanzen für eine CO2-Abgaswäsche
Solarenergie
Ein neuartiges Solarfenster lässt sich zwischen einem durchsichtigen und einem verdunkelten, photovoltaisch aktiven Zustand hin- und herschalten.
Simulationen zeigen, dass aus Flüssigkeiten in elektrischen Feldern auf Knopfdruck feste Kristalle wachsen können.
Analysen und komplexe Simulationen helfen dabei, die hohe Stabilität dieser jungen Materialklasse zu erklären.
Ein neuer Ansatz für den sogenannten 4D-Druck komplexer Strukturen soll zu Fortschritten in der Robotik und der Biomedizin führen.
Wissenschaftler zeigen den Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaften eines Glases und seiner inneren Struktur.
Neue Materialien aus Kunststoff, die Polarpolymere, kühlen sich bei einer angeschlossenen Spannung effektiv ab und ebnen den Weg zu einer eleganteren Kältetechnik
Bleiben einzelne Plätze in einem Kristall leer oder nehmen Fremdatome die Plätze ein, so verändern sich die elektrischen Eigenschaften eines Halbleiters.
An vielen kleinen Nägeln, aufgebracht auf Metalle und Glas, perlen nicht nur Wasser und Öl einfach ab.
Neues Material mit einer speziellen Noppenstruktur stellt selbstreinigende Effekte von Teflon, Entenfeder und Lotus-Effekt-Werkstoffen in den Schatten
Titannitrid-Filme zwischen Supraleiter und idealem Isolator
Viele dünne Schichten isolieren besser als eine dicke. In Wintermonaten hält dieses Zwiebelschalenprinzip mit Kleidern warm und amerikanische Chemiker führte es nun zu dem besten festen Wärmeisolator, der jemals entdeckt wurde.
Polymere sollen in Pipelines, Häusern und Kühlschränken angewendet werden.
Wenn Lichtwellen in die falsche Richtung gebrochen werden, sind extreme optische Elemente möglich – Physiker bauen Linse mit bisher kürzester Brennweite
Mit Metamaterialien lassen sich nach Lichtwellen nun auch Schallwellen auf völlig neue Wege leiten
Winzige Heliumtröpfchen verlieren unterhalb von minus 271 Grad Celsius nicht nur jede innere Reibung, es können auch sogenannte Quantenstrudel darin auftreten.
Festkörperphysik
Unter Hochdruck leitet eine chemische Verbindung aus Wasserstoff und Lanthan den elektrischen Strom bereits bei minus 23 Grad Celsius verlustfrei – ein neuer Rekord.
Entdeckung widerspricht der Intuition von Physikern
Einige Materialien zeigen keinen elektrischen Widerstand mehr, wenn man sie unterhalb einer bestimmten Temperatur abkühlt. Aus vielen Bereichen der Forschung ist diese sogenannte Supraleitung nicht mehr wegzudenken.
Elektrischer Widerstand
In der 256. Folge unseres Podcasts erklärt Uwe Bovensiepen, wieso der elektrische Widerstand in manchen Materialien ab einer bestimmten Temperatur plötzlich abfällt.
Ein Rastertunnelmikroskop macht die magnetische Struktur von stark korrelierten Elektronensystemen sichtbar – Atom für Atom.
Graphen
Physiker entdeckten, dass zwei aufeinandergestapelte Schichten aus Graphen den elektrischen Strom bei tiefen Temperaturen verlustfrei leiten können.
Die Sprungtemperatur des Schmiermittels Molybdändisulfid verändert sich signifikant mit der Schichtdicke, Forscher wollen das für Transistoren nutzen.
Winzige Quantenpunkte weisen einen Weg auf, zukünftige Computerchips noch schneller und ihre Strukturen noch kleiner zu gestalten.
Terahertzstrahlen liegen zwischen Infrarotstrahlen und Mikrowellen und finden immer mehr Anwendungen. Ein internationales Forscherteam entwickelte nun aus Supraleitern eine viel versprechendes Terahertz-Modul.
Schwefelwasserstoff wandelt sich unter extrem hohem Druck zu einem Metall mit herausragender elektrischer Leitfähigkeit.
In der Innenstadt ersetzt das längste supraleitende Kabel der Welt ein Kilometer lange übliche Leitung, kombiniert mit supraleitendem Überspannungsschutz.
Forscher weisen Triplett-Supraleitung in ferromagnetischen Materialien nach und machen damit neue, stromsparende Detektoren möglich
Erstmals nachgewiesener toroidale Strom im Festkörper kann helfen, die Hochtemperatursupraleitung zu verstehen
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart haben erstmals nachgewiesen, dass Flüssigkeiten über eine fünfzählige innere Symmetrie verfügen. Dieses Ergebnis ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der…
Der sogenannte Magneto-Resistance-Effekt (TMR-Effekt) kann möglicherweise zur Herstellung neuartiger Speicherchips führen.
Metamaterial aus dünnen Kunststofffolien wirkt als akustischer Wellenleiter und könnte sich daher für Schalldämpfung und gerichtete Schallausbreitung eignen.
Metamaterialien
Forscher entwickelten zwei neue Modelle für Tarnkappen, die Wasserwellen um ein Objekt herumfließen lassen.
Mehrfache Streuung von Lichtteilchen sorgt für Tarneffekt im sichtbaren Spektralbereich.
Eine neuartige Struktur führt die Kräfte eines Tastfingers so ab, dass ein Objekt darunter unbemerkt bleibt.
Flexible Gitterstruktur aus Silikon macht Metallstücke im Mikrowellenbereich unsichtbar.
Nanopartikel ordnen sich selbstständig zu optisch nutzbaren Strukturen zusammen
Material kann leichten Druck wahrnehmen und Risse und Schnitte bei Raumtemperatur wieder schließen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Wirbel in einer turbulenten Strömung weniger chaotisch sind als gedacht
Aus weißem Tequila haben mexikanische Physiker durch Verdampfung hauchdünne Diamantlagen erzeugt.
Weltrekord beim Packen von Tetraedern lässt Quasikristalle entstehen - Anwendungen neuer Materialien in Aussicht
Zwei sehr seltene Mineralien könnten messbar härter sein als der bisherige Härte-Standard Diamant
Ein neues Modell beschreibt, warum auf einer Oberfläche auseinanderströmendes Wasser eine vieleckige Form bilden kann.
Ein nicht unerheblicher Teil der von uns genutzten Energie geht in Form von Wärme verloren. Thermoelektrische Materialien könnten diese Verlustwärme in Strom umwandeln und dadurch wieder nutzbare Energie erzeugen.
Nach einer Laseranregung senden Mikrodiamanten grünes Licht aus. Die Dauer dieser Lumineszenz eignet sich für kontaktlose Temperaturmessungen.
Staatssekretär eröffnet größte europäische Konferenz auf dem Gebiet
Topologische Isolatoren gelten als vielversprechende neue Materialklasse mit besonderen Eigenschaften.
Mittels speziell gestalteter Wellenmuster lassen sich auf dem Wasser treibende Gegenstände gezielt manövrieren.
Im Vakuum hüpfen Tropfen spontan von einer stark wasserabstoßenden Oberfläche. Ihr Antrieb ist ein lokal begrenzter Überdruck.
Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, mit reflektierten Lichtwellen die Qualität von Nanoröhrchen lokal zu überprüfen.
Neuer flexibler und durchsichtiger Halbleiter eignet sich für medizinische Implantate, Sensoren und dehnbare Displays.
Günstiger Zusatz könnte Salzgewinnung und Trinkwasser-Produktion mit Sonnenlicht deutlich beschleunigen
Bevor ein Tropfen an einer Platte niederschlägt, springt er bis zu fünfzehnmal auf einem Luftpolster dazwischen.
Ob Treibstoff in einen Motor eingespritzt wird oder sich Wolken in der Atmosphäre bilden – viele Vorgänge lassen sich nur simulieren, wenn das Verhalten einzelner Tropfen bekannt ist.
Forscher finden heraus, dass selbstreinigende Flächen auch ohne wasserabstoßende Beschichtungen auskommen.
Strömungen
In der 259. Folge unseres Podcast erläutert Michael Wilczek, wie Physiker die Eigenschaften von turbulenten Strömungen erforschen.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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