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Bionik
Wissenschaftler bauten die Scheren von Knallkrebsen nach und erzeugten damit ein heißes Plasma aus elektrisch geladenen Teilchen.
2D-Materialien
Verdreht man zwei hauchdünne Kohlenstoffschichten bei tiefen Temperaturen gegeneinander und presst sie zusammen, leiten sie elektrischen Strom ohne Widerstand.
Zeitmessung
In der 278. Folge unseres Podcasts erklärt Fritz Riehle, warum Forscher auf dem gesamten Globus an einer neuen Generation von Atomuhren arbeiten.
Photovoltaik
Das Potenzial von Solarzellen ist noch lange nicht ausgeschöpft – verbesserte Bauweisen und neue Materialien könnten den Wirkungsgrad deutlich erhöhen.
Laserphysik
In der 276. Folge des Podcasts erklären Matthias Rief und Oswald Willi, wofür Arthur Ashkin, Gérard Mourou und Donna Strickland den Nobelpreis erhielten.
Trinkwasser
Eine neue solare Entsalzungsanlage gewinnt aus Meerwasser effizient Süßwasser – dank kontaktlosem Verdunsten ganz ohne störende Salzkruste.
Energiespeicher
Bisher ließen sich Aluminiumbatterien nur einmal nutzen. Durch den Zusatz von organischen Molekülen haben Forscher die günstigen Stromspeicher nun wiederaufladbar gemacht.
Aerodynamik
Ein neuartiger elektrodynamischer Antrieb kommt ohne bewegliche Teile aus und hält ein ultraleichtes Modellflugzeug nahezu geräuschlos in der Luft.
Aluminium-Luft-Batterien bieten eine hohe Energiedichte, doch binnen einiger Tage entladen sie sich von selbst. Wissenschaftler haben dieses Problem nun mit etwas Öl behoben.
Internationales Einheitensystem
Bisher legt ein Metallzylinder fest, wie schwer ein Kilogramm ist. In der 273. Folge des Podcasts erklärt Frank Härtig, wie diese Einheit künftig über eine Naturkonstante definiert werden soll.
Photodetektoren
Der richtungsempfindliche Hörsinn von Geckos inspirierte Physiker zu einem Sensor, der neben der Intensität auch die Richtung von auftreffenden Lichtwellen misst.
Regenerative Energien
Durch eine neu entwickelte Membran können mehr Ladungen von Salz- in Süßwasser wandern, wodurch sich die Leistung von Osmosekraftwerken steigern lässt.
Robotik
Bisher waren Flugroboter nicht in der Lage, die Flugkünste von Insekten zu imitieren. Mit einem neuartigen Prototyp gelang dieser Schritt nun.
Teilchenbeschleuniger
Mithilfe einer Plasmawelle ließen sich Elektronen im Experiment AWAKE auf nur wenigen Metern auf eine Energie von zwei Gigaelektronenvolt beschleunigen.
Quantenmechanik
In der 268. Folge unseres Podcasts erklärt Ilja Gerhardt, wofür man Zufallszahlen braucht, was echten Zufall ausmacht und wie sich wirklich zufällige Zahlen erzeugen lassen.
Plasmaphysik
Mit Wendelstein 7-X erforschen Physiker ein mögliches Konzept für zukünftige Fusionskraftwerke. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2015 stellten sie bereits etliche Rekorde auf.
Nanostrukturen
Ein Areal aus Nanoantennen sendet stark gebündeltes Licht aus. Abhängig von Anordnung und Temperatur lässt sich die Wellenlänge dabei gezielt verändern.
Physik hinter den Dingen
Klimaanlagen basieren auf dem gleichen Konzept wie Kühlschränke: Ein zirkulierendes Kältemittel verdampft und kondensiert wieder. Dabei wird der Innenraum gekühlt.
Durch die geschickte Wahl von Materialien steigern Wissenschaftler den Wirkungsgrad einer Tandemzelle auf 17,3 Prozent.
Schallwandler
Durchsichtige und flexible Nanomembranen lassen sich als Lautsprecher oder Mikrofon nutzen – und haften dabei sogar auf der Haut.
Bildgebungsverfahren
In der 266. Folge unseres Podcasts spricht Volker Behr über ein neues medizinisches Bildgebungsverfahren, das auf winzigen magnetischen Partikeln basiert.
Physiker haben eine hochpräzise Atomuhr für den Weltraum entwickelt, mit der sich unter anderem die Genauigkeit von Navigationsdaten verbessern lässt.
Elektronik
Winzige elektronische Module lassen sich mit einem Zerstäuber in der Luft verteilen und weisen dort zuverlässig chemische Substanzen nach.
Wärmekraftmaschinen
Ein neu entwickelter Nanogenerator wandelt Wärme ganz ohne mechanische Bauteile direkt in Strom um.
Elektrischer Strom
In der 265. Folge unseres Podcasts erzählt Nejila Parspour, wie sich elektrischer Strom kabellos übertragen lässt.
Forschung – gefördert vom BMBF
Im Projekt NOVA entsteht eine Onlineplattform, auf der Forscher ihre Messdaten – dreidimensionale Modelle von Insekten – gemeinsam nutzen können.
Neben der elektromagnetischen Induktion sorgen bei einem Induktionsherd noch weitere physikalische Effekte dafür, dass das Essen schnell warm wird.
Ein neuer Prototyp verringert den Verlust von Ladungsträgern und zeigt gleichzeitig über viele Stunden einen hohen Wirkungsgrad.
Quantentechnologien
In der 263. Folge unseres Podcasts erklärt Friedemann Reinhard, was Quantensensoren sind und was sie besser können als ihre klassischen Gegenstücke.
Technik
Aus Gummi und magnetischen Mikropartikeln stellten Forscher kleine Roboter her, die – angetrieben durch Magnetfelder – kontrolliert zugreifen, springen und kriechen können.
Äquivalenzprinzip
Ein Frequenzvergleich von zwölf Atomuhren bestätigt, dass ihr Takt unabhängig von ihrer Position ist – wie von Albert Einsteins Theorie vorhergesagt.
Mit unterschiedlich transparenten Harzen und Farbstoffen stellten Forscher aus Millionen von Bilddatenpunkten filigrane dreidimensionale Modelle her.
Lichtquellen
In der 260. Folge unseres Podcast erklärt Markus Drescher, wie sich Laserlicht erzeugen lässt und welche Rolle es in unserem Alltag und in der Grundlagenforschung spielt.
Kernuhren
Der Atomkern des Elements Thorium-229 soll zukünftig als Taktgeber für einen neuartigen Typ von Atomuhren dienen.
Energiegewinnung
Bereits kleine Temperaturunterschiede genügen, um mit dem Prototyp eines pyroelektrischen Minikraftwerks elektrischen Strom zu erzeugen.
Festkörper
Im Gegensatz zu anderen anorganischen Halbleitern lässt sich Silbersulfid verformen wie ein Metall und eignet sich damit für flexible elektronische Bauteile.
Forscher haben die Flügel von Ohrwürmern untersucht und die ausgeklügelte Falttechnik auf ein künstliches Modell übertragen.
Magnetspeicher
Der magnetische Zustand von atomar dünnen Schichten aus Chromiodid lässt sich mit geringen Spannungen kontrollieren und damit zum Speichern von digitalen Daten nutzen.
Neuronale Netze
Ein neu entwickeltes elektronisches Modul – ein Memtransistor – vereint die Eigenschaften eines Transistors mit denen eines Speichermoduls.
Quantencomputer
Ein neuartiges Zwei-Qubit-System auf der Basis von Quantenpunkten ließ sich mit relativ geringem Aufwand fertigen, programmieren und auslesen.
Eine hochgenaue Atomuhr, die in einen Anhänger passt – mit dieser Neuentwicklung können Forscher nun die Erde vermessen.
Wissenschaftler erzeugten mit einem kleinen Kügelchen in einer optischen Falle ein von allen Seiten sichtbares, dreidimensionales Bild.
Solarenergie
Ein neuartiges Solarfenster lässt sich zwischen einem durchsichtigen und einem verdunkelten, photovoltaisch aktiven Zustand hin- und herschalten.
Selbstorganisation
Mit elektrischen Feldern lässt sich ein winziger Roboterarm – zusammengesetzt aus Erbgutsträngen – schnell und kontrolliert steuern.
Strömung
Mit zusätzlichen Verwirbelungen reduzierten Wissenschaftler die in Strömungen auftretenden Turbulenzen – das könnte den Energiebedarf für den Transport von Flüssigkeiten senken.
Schwebendes Kügelchen rotiert 40 Millionen Mal pro Minute, bevor es von Zentrifugalkräften zerrissen wird.
Mit einem weichen, flexiblen Kunststoff und einer Kochsalzlösung ahmten Forscher das elektrische Organ von Zitteraalen nach.
Vom Körper reflektierte Mikrowellen bilden die Grundlage, um Vitalfunktionen ohne jeden Körperkontakt zuverlässig aufzuzeichnen.
In der 249. Folge unseres Podcasts erklärt Christian Becker von der Technischen Universität Hamburg, wie unser Stromnetz den Balanceakt zwischen Energiebedarf und Energieproduktion meistert.
Ein neues Modell zeigt, wie viele Fußgänger nötig waren, um die Brücke in London in erste Schwingungen zu versetzen.
Mit einer elektronischen Schaltung konnten Wissenschaftler neuronale Aktivität simulieren und so Wahrnehmungsprozesse technisch nachbilden.
Ein neu entwickelter Schallschutz aus symmetrisch angeordneten Kunststoffröhren senkt die Lautstärke für einzelne Frequenzbereiche um bis zu 90 Prozent.
Forscher präsentieren ein Kryo-Elektronenmikroskop, das mit relativ langsamen Elektronen eine überraschend hohe Bildauflösung erreicht.
Physiker stellen einen neuen Rekord für die Präzision einer Atomuhr auf, indem sie Strontiumatome in ein dreidimensionales Lichtgitter einsperren.
Physiker konnten die Stabilität von Solarzellen aus Perowskit deutlich steigern. Ein Interview mit Michael Grätzel.
Wissenschaftler berichten über das enorme Potenzial und die Realisierbarkeit einer bislang ungenutzten Stromquelle – der Verdunstung von Wasser.
Durch den Zusatz von Nanoteilchen gelingt Materialforschern der 3D-Druck von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen ohne Risse und mit hoher Festigkeit.
Ein neues flexibles Kunststoffmodul leitet effizient Wärme ab und könnte somit in funktioneller Sportkleidung oder als Hitzeschutz für Smartphones eingesetzt werden.
Quantensimulator
Mit ultrakalten Atomen – gefangen in optischen Gittern – können Physiker komplexe Quantensysteme simulieren.
1974 wurde die nicht-nukleare Energieforschung in einem Rahmenprogramm „Energieforschung“ zusammengefasst. Das war zugleich der Startschuss für groß angelegte, umfassende Energieforschungsprogramme in Europa.
Die Natur liefert unendlich viel Primärenergie in Form von Sonnenlicht, Winden, Wellenbewegung, Wasserkraft, Erdwärme und in nachwachsender Biomasse – eine Herausforderung an Physik und Technik, diese Energie möglichst effizient und kostengünstig…
Fernwärme gelangt über geschlossene Rohrleitungsnetze in die Gebäude, spezielle Hausübergabestationen führen das abgekühlte Wärmeträgermedium wieder in das Netz zurück.
Eine neue Faser erzeugt beim Dehnen genügend Strom für eine Leuchtdiode oder – eingewoben in einen Stoff – für einen Pulssensor.
Welche Aussichten gibt es die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen in der Zukunft zu steigern? Die Möglichkeiten sind unterschiedlich, das derzeit größte Ausbaupotenzial scheinen in Deutschland Windkraft und Photovoltaik zu besitzen.
Nicht nur Flussläufe und Staubecken lassen sich zur Stromgewinnung nutzen. Auch die Gezeiten, die Meeresbrandung und sogar Schmelzwasser haben Energieingenieure im Visier.
Um aus Rohöl Treibstoffe oder Heizöl zu gewinnen, kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Destillation, Konversion oder Cracken, Reinigung (Entschwefelung) und Veredelung.
Erdöl hatte im Jahr 2015 einen Anteil von rund 33 Prozent am globalen Primärenergieverbrauch und war damit der wichtigste Energieträger.
Unser Stromnetz weist vier Spannungsebenen auf, die mit Wechselstrom betrieben werden und durch Transformatoren miteinander verbunden sind.
Speicherkraftwerke sind Wasserkraftwerke, welche mit Niederschlagswasser und gegebenenfalls Schmelzwasser gespeist werden.
Bei den Uranressourcen unterscheidet man zwischen relativ günstig gewinnbaren Reserven, Vorkommen mit höheren Gewinnungskosten und Vorkommen, die nicht nachgewiesen, aber sehr wahrscheinlich vorhanden sind.
Erdwärme wird in Deutschland vor allem zum Heizen genutzt, doch in den kommenden Jahren soll sich die Menge an Strom und Wärme vervielfachen.
Die Energie der Sonne ist nahezu immer und überall verfügbar. Seit Jahrtausenden nutzen wir ihre Wärmestrahlung und ihr Licht.
Laufwasserkraftwerke sind Wasserkraftwerke an Bächen und Flüssen mit relativ niedrigen Stauhöhen bis maximal 15 Metern zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf.
Die Kraft des Wassers wird seit Jahrhunderten von Menschen genutzt, um Mechaniken anzutreiben oder um Strom zu erzeugen. Aber wie effizient ist die Energie des Wassers nutzbar?
Die Speicherung elektrischer Energie erfolgt nicht direkt, sondern im Regelfall auf indirekte Weise. Eine Übersicht über aktuelle Möglichkeiten.
Aus unseren Steckdosen kommt Wechselstrom, durch Hochspannungsleitungen fließt künftig dagegen wohl vor allem Gleichstrom.
Die Energievorräte an Stein- und Braunkohle übertreffen diejenigen von Öl und Gas um mehr als das Vierfache, weshalb Kohle als Primärenergiequelle noch länger zur Verfügung stehen wird.
Rotor, Turm und Getriebe: Diese Schlüsselbauteile bestimmen über die Leistungsfähigkeit einer Windkraftanlage.
Wozu brauchen wir Energie? Im täglichen Leben wird die Energie genutzt, um sehr viele unterschiedliche Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen.
Die Ursprünge der bundesstaatlichen, in Programmen organisierten Energieforschung gehen auf die vier Atomprogramme der Bundesrepublik Deutschland von der zweiten Hälfte der 1950er Jahre bis 1976 zurück.
Als Startpunkt der Energieforschung in Deutschland gilt das „Atomprogramm“ vom 09.12.1957. Der politische Startpunkt für das Programm geht zurück auf das Jahr 1955.
Der Endenergiesektor ist in vier Bereiche eingeteilt: Haushalte, Industrie und Verkehr sowie der Bereich Gewerbe, Handel, Dienstleistungen. Unsere Zahlen zeigen, welche Energieträger dort jeweils genutzt werden.
Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sind die Vorkommen an Erdgas vergleichbar mit den Reserven an Erdöl.
Ein wachsender Anteil von erneuerbaren Energieträgern zeigt in den letzten Jahren beachtliche Ergebnisse, den Strom mit deutlich geringeren Emissionen von Kohlendioxid zu erzeugen.
Der weltweite Transport von Rohöl erfolgt über Pipelines und durch Tanker, wobei der Tankertransport deutlich überwiegt.
Im Jahr 2016 waren in Deutschland 15 Anlagen an 13 Standorten in Betrieb mit einer Gesamtproduktion von etwas mehr als 102 Millionen Tonnen pro Jahr.
Die größte Menge an Kohlendioxid produzieren in Deutschland die fossilen Kraftwerke, doch es gibt Einsparmöglichkeiten und Potenziale für erneuerbare Energien.
Auf der Basis eines metallhaltigen Gels haben Wissenschaftler ein schaltbares Fenster entwickelt, das sich binnen einer Minute verdunkelt.
Durch geschickte Manipulation des Lichts steigern Physiker die Intensität einer noch jungen Klasse von Lasern.
Aufnahmen zeigen ungewöhnliche Verformungen der Kristallstruktur, die den hohen Wirkungsgrad dieser Solarzellen erklären könnten.
Gasdurchlässige und biokompatible Sensorelektroden haften zuverlässig auf der Haut und können Körperfunktionen so über längere Zeiträume überwachen.
Eine neue Alternative zum Aufzug oder Treppenlift soll vor allem älteren Menschen das Treppensteigen erleichtern.
Mit einer neuen gestapelten Chipstruktur lassen sich verschiedene Gase nachweisen, diese Daten speichern und direkt elektronisch verarbeiten.
Versuche mit einem Greifer nach dem Vorbild von Geckofüßen zeigen, dass eine neu entwickelte Hafttechnik auch in Schwerelosigkeit funktioniert.
Satellit
Wissenschaftlern ist die technisch anspruchsvolle Aufgabe geglückt, via Satellit sogenannte Quantenschlüssel zwischen zwei Bodenstationen auszutauschen.
Basis für künstliche neuronale Netzwerke mit extremer Rechenleistung und geringem Energiebedarf gelegt.
Eine neue Methode nutzt gestreutes Licht, um extrem geringe Druckänderungen – etwa von Herzzellen ausgehende Schallwellen – zu messen.
Wissenschaftler entwickeln einen neuartigen doppelten Frequenzkamm, der künftig die Analyse von Gasmolekülen erleichtern könnte.
Ionenfalle
Physiker haben erstmals die quantenmechanischen Zustände von geladenen Molekülen kontrolliert verändert und gemessen.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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