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Physik hinter den Dingen
Lithiumionen-Akkus versorgen elektrische Geräte zuverlässig mit Strom. Gefährlich wird es, wenn sich in ihrem Inneren metallisches Lithium bildet.
Aerodynamik
Ein Zusammenspiel von mehreren physikalischen Effekten macht es möglich, dass die Plastikscheiben lange und weit durch die Luft schweben können.
Weht der Wind zu stark, klappt der Regenschirm nach oben um. Ursache ist die Strömungsmechanik: Der Wind erzeugt einen Aufwärtssog.
Coronavirus
Im Interview berichtet Rainer Koch, wie er und seine Kollegen die Rolle von Aerosolen für die Übertragung des neuartigen Coronavirus untersuchen.
Im Interview berichtet Wiebke Lohstroh, wie sich mithilfe von Neutronenstrahlen die exakte chemische Struktur von Virenproteinen untersuchen lässt.
Forschung – gefördert vom BMBF
Physiker und Mediziner arbeiten zusammen, um die Struktur von Herzmuskelzellen hochaufgelöst abzubilden und die Ursachen von Herzmuskelerkrankungen zu verstehen.
Im Projekt NOVA entsteht eine Onlineplattform, auf der Forscher ihre Messdaten – dreidimensionale Modelle von Insekten – gemeinsam nutzen können.
An der Neutronenquelle HFR im französischen Grenoble erforschen Wissenschaftler weiche Materie, die in Biologie und Medizin eine wichtige Rolle spielt.
Materie
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.
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.
Das Prinzip eines Rasterkraftmikroskops ist denkbar einfach. Im einfachsten Fall liegt die Sonde auf der Probe wie die Nadel eines Schallplattenspielers auf einer Schallplatte.
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.
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.
Aufgrund der in Ferromagneten vorhandenen „Austauschwechselwirkung“ unterscheidet sich die Energie von Elektronen mit verschiedenen Spin-Richtungen.
Carola Meyer sperrt Spins in Käfige aus Kohlenstoff-Molekülen und ist von der männlichen Übermacht in der Quantenphysik nicht zu beeindrucken.
Die Spintronik verheißt die Grenzen der herkömmlichen Halbleitertechnologie zu übertreffen. In Zukunft könnten Spinwellen-Solitonen die Daten im Computer superschnell übertragen.
Die Datenspeicherung verlangt nach immer kleineren magnetischen Strukturen. Doch es reicht nicht, herkömmliche Technik einfach auf einen kleineren Maßstab zu übertragen.
Suprafestkörper
Wie Forscher einen Suprafestkörper erstmals zweifelsfrei erzeugen konnten, berichtet Tilman Pfau im Interview mit Welt der Physik.
Sie soll seidig glänzen und im Mund zart schmelzen – nicht nur die Zutaten sind entscheidend für die perfekte Schokolade, auch die Physik spielt eine wichtige Rolle.
Nach dem Umrühren von Tee bildet sich in der Mitte der Tasse ein kleines Häufchen aus Teeblättern. Schon Albert Einstein beschäftigte sich mit diesem Teetasseneffekt.
Röntgenstrahlung
Im Interview erzählen Peter Lee und Simon Zabler, wie an der Synchrotronquelle ESRF der menschliche Körper untersucht werden soll.
Das Hochfeld-Magnetlabor stellt sehr hohe gepulste Magnetfelder mit der nötigen experimentellen Infrastruktur zur Verfügung.
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.
Welche Methoden zum Einsatz kommen, um die Struktur des Coronavirus zu untersuchen, erklärt Dieter Willbold im Interview.
Im Interview erklärt Tim Salditt, wie sich menschliche Lungen nach einer COVID-19- Infektion mithilfe von Röntgenstrahlen untersuchen lassen.
Am Institut Laue-Langevin im französischen Grenoble analysieren Forscher aus aller Welt ihre Proben mithilfe von Neutronen.
Supraleiter
Wie Forschende weltweit überprüfen, ob es sich beim Material LK-99 tatsächlich um einen Hochtemperatursupraleiter handeln könnte, berichtet Karsten Held im Interview.
Manche Brillen färben sich im Sonnenlicht selbst ein. Das liegt an Molekülen oder Kristallen, die auf UV-Strahlung reagieren.
Dieser Forschungsbereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern sowie den Aufbau und das Verhalten von Makromolekülen.
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…
Quantenmechanik
Im Interview erzählt Reinhard Dörner, wie ihm und seinen Kollegen die Messung der bislang kürzesten Zeitspanne gelang.
Nanotechnologie
Quantenpunkte verhalten sich wie eine Art riesiges Atom. Die daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften ermöglichen eine Vielzahl von technischen Anwendungen.
Leben
Extrem wasser- und blutabweisende Oberflächen erlauben vielfältige Anwendungen – von selbstreinigenden Solarzellen, die Licht besonders effizient sammeln, bis hin zu leistungsfähigeren Herz-Lungen-Maschinen.
Materialforschung
Im Interview berichtet Natalia Dubrovinskaia, wie sich unter ultrahohem Druck neuartige Materialien erzeugen lassen.
Festkörperphysik
Viele Materialien leiten elektrischen Strom ohne jeden Widerstand – bislang allerdings nur unter extremen Bedingungen. Weltweit wird daran gearbeitet, das zu ändern.
Die Luftfeuchtigkeit ist nicht die einzige Größe, um den Wasserdampfgehalt der Luft zu charakterisieren. Ein alternatives Maß dafür ist der Taupunkt.
Sogenannte Latentwärmespeicher halten uns im Winter warm – indem sie ein Phänomen der Thermodynamik nutzen.
Ein genauer Blick auf unser Wärmeempfinden zeigt, dass sich unsere Haut keineswegs als Thermometer eignet.
Luftfeuchtigkeit
Der Winter ist nicht nur kalt, sondern auch trocken – zumindest im warmen Zimmer. Der Grund: Die kalte Luft, die von draußen kommt, enthält kaum Wasserdampf.
Wenn Wassertröpfchen in den Wolken gefrieren, entstehen winzige Eiskristalle. Diese können zu stattlichen Schneeflocken heranwachsen – wenn die richtigen Bedingungen herrschen.
Im Interview erklärt Natalia Dubrovinskaia, wie unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen neue Materialien mit besonderen Eigenschaften entstehen.
PETRA III
Im Interview erzählt Christian Gutt, was Röntgenlicht über das Kochen von Eiern verrät – und was das mit Alzheimer zu tun hat.
Heiß oder kalt? Das hängt von der durchschnittlichen Energie ab, mit der sich Teilchen in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper bewegen.
Wenn in der Ferne eine flimmernde Wasserfläche auftaucht, sollte man seinen Augen nicht unbedingt trauen – vielleicht handelt es sich um eine Luftspiegelung.
Licht
Im Interview berichtet Johannes Zirkelbach, wie es ihm und seinen Kollegen gelang, den Schatten von winzigen Goldteilchen abzuschwächen.
Glas begegnet uns jeden Tag in den verschiedensten Formen. Und obwohl das durchsichtige Material schon seit vielen Jahrhunderten zum Einsatz kommt, steht es noch immer im Fokus physikalischer Forschung.
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?
Thomas Gerz vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen über Luftwirbel, die Flugzeuge hinter sich herziehen und damit ein direktes Starten und Landen nachfolgender Maschinen verhindern.
Thermodynamik
Im Interview erklärt Dietmar Block, wie sich die Grundlagen der Thermodynamik anhand eines Modellsystems erforschen lassen.
Ultrakurzzeitphysik
Lichtpulse, die nicht einmal eine billiardstel Sekunde andauern, erlauben einzigartige Einblicke in Atome und Moleküle.
Bionik
Neuartige Oberflächen – strukturiert nach dem Vorbild von Schmetterlingen – verhindern ein Aufheizen unter Sonnenlicht.
Graphen
Physiker entdeckten, dass zwei aufeinandergestapelte Schichten aus Graphen den elektrischen Strom bei tiefen Temperaturen verlustfrei leiten können.
Mit ultrakalten Atomen in optischen Gittern ließ sich eine charakteristische Eigenschaft von Supraleitern nachahmen: der Meißner-Ochsenfeld-Effekt.
Ein neues Material nach dem Vorbild von Tintenfischen kann je nach Einstellung Wärme, Licht und Mikrowellen blockieren – oder durchlassen.
Selbstorganisation
Die Analyse von Knäueln aus Würmern könnte zur Entwicklung einer neuen Klasse von sich selbst organisierenden Materialien führen.
Malerei
Anhand von Experimenten haben Forschende einen Farbtrick von Künstlerinnen und Künstlern der Renaissance entschlüsselt.
Levitation
In Drehung versetzte, schwebende Plastikkügelchen verhalten sich ähnlich wie rotierende Asteroiden.
Ein Forschungsteam hat ein neuartiges Glas entwickelt, das sich biologisch abbauen lässt.
Erosion
Mit einer neuen Methode lässt sich der Einfluss von Haftkräften zwischen Staubkörnern auf Erosionseffekte im Detail analysieren.
Elektrolyse
Dank besonderer Materialien benötigen Forscher kein gereinigtes Trinkwasser mehr, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.
Alhambra
Winzige Goldteilchen scheinen für ungewöhnliche Verfärbungen in der Alhambra in Granada verantwortlich zu sein.
Bose-Einstein-Kondensate
An Bord einer Forschungsrakete haben Physiker eine ultrakalte Atomwolke erzeugt – und damit das erste Bose-Einstein-Kondensat im Weltall.
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
Geologie
In Diamanten eingeschlossene besondere Minerale weisen auf viel Wasser im Erdmantel hin.
Ein Forschungsteam hat eine bislang unbekannte Form von Eis hergestellt, das etwa so dicht ist wie Wasser.
Eis
Flüssiges Wasser im Innern von Eiszapfen sorgt für eine geriffelte Oberfläche.
Mikrostrukturen
Forscher fanden im Aufbau von Schneckenschalen Hinweise auf spiralförmige Flüssigkristalle.
3D-Druck
Besondere Druckertinte aus Flüssigkristallen verleiht Objekten aus dem 3D-Drucker farbenfrohen Glanz.
Tieftemperaturphysik
Eine neuartige Methode ermöglicht es erstmals, eine bestimmte Gruppe von Atomen beinahe auf den absoluten Nullpunkt der Temperatur abzukühlen.
Mit winzigen Partikeln lassen sich Schadstoffe aus verunreinigtem Wasser herausfiltern.
Fluide
Aus einer speziellen Mischung aus Wasser, Glycerin und Mikropartikeln formten Physiker Seifenblasen mit einer besonders stabilen Hülle.
Winzige Kunststoffpartikel ordnen sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes selbstständig in symmetrischen Mustern an.
Mix aus organischen Substanzen speichert Ladungsträger und sendet über eine Stunde lang grünes Licht aus.
Spezielle Nanokristalle lassen sich zwischen farblosem und fluoreszierendem Zustand hin- und herschalten und taugen damit als Geheimtinte.
Ein Material aus symmetrisch angeordneten Würfelelementen wandelt eine geradlinige Bewegung in eine Rotation um.
Erstmals bestimmen Forscher den Wärmefluss durch einzelne Metallatome und bestätigen ein altes Gesetz.
Neue Experimente zeigen, wie flüssige Zinntropfen auf kalten, glatten Oberflächen abkühlen und haften.
Forscher erzeugen ein neues leichtes Material aus Kohlenstoff, das großem Druck standhält und selbst unter starken Biegekräften nicht bricht.
Mithilfe von Röntgenstrahlung haben Forscher beobachtet, dass flüssiges Wasser bei sehr tiefen Temperaturen in unterschiedlichen Formen auftreten kann.
Material für Solarzellen eignet sich offenbar auch für extrem kompakte Schaltkreise der Zukunft.
Elektrisch beheizter Mantel aus hauchdünnem Graphen macht zähes und schweres Rohöl dünnflüssiger.
Kobalt kann sowohl ferromagnetisch als auch paramagnetisch sein – wie sich die Elektronen bei einem Wechsel zwischen den beiden Zuständen verhalten, haben Physiker nun untersucht.
Forscher haben erstmals die Dynamik von wirbelförmigen Dichteschwankungen freier Elektronen in Festkörpern in bewegten Bildern festgehalten.
Eine hierarchisch aufgebaute Nanostruktur könnte zu einer deutlich längeren Lebensdauer des Werkstoffs führen.
Kristall mit exotischer Symmetrie soll bei einer Kollision von Meteoriten im Weltraum entstanden sein.
Neuer flexibler und durchsichtiger Halbleiter eignet sich für medizinische Implantate, Sensoren und dehnbare Displays.
Wissenschaftler setzen ein supraleitendes Material unter Druck und ermöglichen den verlustfreien Stromtransport so bei höheren Temperaturen.
Ganz ohne komplizierte Werkzeuge lassen sich durch Selbstorganisation dreidimensionale Nanostrukturen fertigen.
Erstmals gelang in einer Diamantpresszelle die Synthese von metallischem Wasserstoff, was neue Impulse für die Supraleiterforschung liefern könnte.
Eingefangen in winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff zeigt Wasser überraschende Phasenwechsel.
Eine nanostrukturierte Membran aus Polyethylen lässt Wärmestrahlung passieren und blockiert sichtbares Licht.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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