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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.
Technik
Schwebendes Kügelchen rotiert 40 Millionen Mal pro Minute, bevor es von Zentrifugalkräften zerrissen wird.
Bionik
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.
Um aus Rohöl Treibstoffe oder Heizöl zu gewinnen, kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Destillation, Konversion oder Cracken, Reinigung (Entschwefelung) und Veredelung.
Nicht nur Flussläufe und Staubecken lassen sich zur Stromgewinnung nutzen. Auch die Gezeiten, die Meeresbrandung und sogar Schmelzwasser haben Energieingenieure im Visier.
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.
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?
Laufwasserkraftwerke sind Wasserkraftwerke an Bächen und Flüssen mit relativ niedrigen Stauhöhen bis maximal 15 Metern zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf.
Die Speicherung elektrischer Energie erfolgt nicht direkt, sondern im Regelfall auf indirekte Weise. Eine Übersicht über aktuelle Möglichkeiten.
Die Energie der Sonne ist nahezu immer und überall verfügbar. Seit Jahrtausenden nutzen wir ihre Wärmestrahlung und ihr Licht.
Physik hinter den Dingen
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.
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.
Die größte Menge an Kohlendioxid produzieren in Deutschland die fossilen Kraftwerke, doch es gibt Einsparmöglichkeiten und Potenziale für erneuerbare Energien.
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 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.
Der weltweite Transport von Rohöl erfolgt über Pipelines und durch Tanker, wobei der Tankertransport deutlich überwiegt.
Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sind die Vorkommen an Erdgas vergleichbar mit den Reserven an Erdöl.
Wozu brauchen wir Energie? Im täglichen Leben wird die Energie genutzt, um sehr viele unterschiedliche Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen.
Ein wachsender Anteil von erneuerbaren Energieträgern zeigt in den letzten Jahren beachtliche Ergebnisse, den Strom mit deutlich geringeren Emissionen von Kohlendioxid zu erzeugen.
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.
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.
Wissenschaftler formen mit einem Laser filigrane Nanostrukturen und erzeugen so Farbbilder ohne jedes Pigment.
Poröse Metallstrukturen aus Zink legen die Basis für eine leichte und günstige Alternative zu Lithiumionen-Akkus.
Mithilfe der Analyse von Streulicht lassen sich Objekte beobachten, die sich in undurchsichtigen Medien – wie etwa Nebel – bewegen.
Wissenschaftler entwickeln eine metallorganische Substanz, die Wasser aus der Luft sammelt – selbst bei geringer Luftfeuchte.
Der Prototyp eines flexiblen Schwimmroboters wird durch eine Kombination aus Hydrogel und dielektrischem Elastomer angetrieben.
Ein neuer Prototyp zeigt, wie sich die Effizienz organischer Leuchtdioden drastisch steigern ließe.
Mit einem Wirkungsgrad von etwas mehr als 26 Prozent nähert sich ein neuer Prototyp dem theoretischen Limit.
Magnetische Zustände einzelner Holmiumatome codieren die digitalen Basiswerte Null und Eins.
Forscher speichern ein zwei Megabyte großes Datenpaket mithilfe von Erbgutmolekülen und lesen es anschließend fehlerfrei wieder aus.
Ein neues elektrochemisches Schaltmodul könnte die Basis für Hirnimplantate und Gehirn-Maschine-Schnittstellen legen.
Eine neuartige Miniaturkamera kombiniert Weitwinkel- mit Teleaufnahmen und könnte sich unter anderem für medizinische Anwendungen eignen.
Wissenschaftler stellen einen neuen Bauplan für einen universellen Quantencomputer vor, der sich beliebig skalieren ließe.
Autonome Tauchbojen sollen Bewegungen kleiner Krebstiere, Algen und Bakterien offenbaren.
Ein neues Kompositmaterial legt die Grundlage für schaltbare Haftgreifer von Laborautomaten und Robotern.
Lithiumionen-Akkus versorgen elektrische Geräte zuverlässig mit Strom. Gefährlich wird es, wenn sich in ihrem Inneren metallisches Lithium bildet.
Mithilfe eines neuen Fluoreszenzmikroskopieverfahrens können Forscher erstmals einzelne Moleküle bis auf den Nanometer genau beobachten.
Speziell isolierter Aufbau strahlt Wärmestrahlung durch die Atmosphäre ab und erreicht einen Kühleffekt von bis zu 42 Grad.
Neues Akkukonzept vereint Vorteile von Batterie und Kondensator, wodurch sich die Ladezeit verkürzt und Speicherkapazität sowie Lebensdauer erhöhen.
Die Kopplung von zwei Ytterbium-Atomuhren sorgt für ein besonders gleichmäßiges Ticken der Uhren.
Forscher entwickeln einen tragbaren Terahertzdetektor aus Nanoröhrchen für Materialanalysen und medizinische Sensorarmbänder.
Wissenschaftler lassen Elektronen in einem Festkörper mithilfe von ultrakurzen Laserpulsen bis zu acht Billiarden Mal pro Sekunde schwingen.
Ein neu entwickeltes Rasterkraftmikroskop nutzt winzige Drähte als Sensoren, um sowohl Größe als auch Richtung von Kräften zu messen.
Ein neues Verfahren wandelt das Treibhausgas sehr effizient in chemisch nutzbares Kohlenmonoxid um.
Beschichtet mit einem Film aus lichtaktiven Nanokristallen fängt eine Glasscheibe das Sonnenlicht ein und leitet es auf konventionelle Solarzellen.
Mit Molybdändisulfid anstelle von Silizium könnte die Leistungsfähigkeit von Computerchips erhöht werden.
Neue Materialmischung könnte sich für die Massenproduktion eignen, da sie hohe Wirkungsgrade ermöglicht, die mit der Zeit nur wenig abnehmen.
Mit einem neuen Verfahren erzeugen Forscher komplexe Schallmuster, die Objekte gezielt zur gewünschten Position lenken.
Mit Terahertzstrahlung lassen sich die Seiten eines geschlossenen Buchs betrachten.
In solarthermischen Kraftwerken wird Sonnenstrahlung mittels Spiegeln so stark konzentriert, dass damit ein geeignetes Arbeitsmedium um mehrere Hundert Grad erhitzt werden kann. Damit wird dann beispielsweise in Dampf- oder Gasturbinen Strom erzeugt.
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Ihr Einsatz ist in Deutschland seit Ende des letzten Jahrhunderts enorm gestiegen.
Bis zu sechs Gegenstände lassen sich gleichzeitig und unabhängig voneinander mit einer einzigen Schallquelle bewegen.
Röhrchen aus einem flüssigkristallinen Polymer transportieren Flüssigkeiten auf kurvigen und sogar ansteigenden Bahnen.
Ein effizientes Kühlmodul aus einer Nickel-Titan-Legierung bietet eine stromsparende Alternative zu konventionellen Kühlschränken.
Ein akustischer topologischer Isolator beeinflusst die Ausbreitung von Schall auf bisher einzigartige Weise.
Forscher entwickeln ein berührungsempfindliches Hydrogel als Prototyp für flexible Elektronik, das bis auf die zehnfache Größe gestreckt werden kann.
Mit Lasern lassen sich extrem feine Spitzen für Rasterkraftmikroskope maßgeschneidert fertigen.
Forscher haben einen flexibel programmierbaren Quantencomputer mit fünf Ionen entwickelt und getestet.
Hauchdünnes Material verdoppelt die Effizienz der künstlichen Photosynthese.
Neues Verfahren könnte mit stark gesenktem Energieaufwand Kondenswasser aus feuchter Luft gewinnen und so eine Alternative zur Meerwasserentsalzung bieten.
Der Prototyp einer atomaren Festplatte speichert digitale Werte mit Chloratomen auf einer Kupferoberfläche.
Bionischer Prototyp mit einem Miniskelett aus Gold lässt sich über Lichtsignale steuern.
Bastian Hacker vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik beschreibt im Interview ein neuartiges Logikgatter für die Quanteninformationsverarbeitung.
Mit Generatoren, die Reibungselektrizität in nutzbare Strompulse umwandeln, ließen sich künftig autarke Sensoren und mobile Elektronik betreiben.
Forschern gelingt es, 219 Berylliumionen mit magnetischen Feldern einzufangen und quantenmechanisch miteinander zu koppeln.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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