Aktualitäten 2021

Erde und Mars sind aus Material entstanden, das zum größten Teil aus dem inneren Sonnensystem stammt; nur ein kleiner Anteil der "Baustoffe" dieser beiden Planeten haben ihren Ursprung jenseits der Umlaufbahn des Jupiters. Zu diesem Ergebnis kommt eine Gruppe von Forschern unter Leitung der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster.

Während die herkömmliche Elektronik auf dem Transport von Elektronen beruht, könnten Bauteile, die nur Spin-Informationen weitergeben, vielfach energieeffizienter arbeiten. Physiker der Technischen Universität München (TUM) und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart haben nun einen wichtigen Fortschritt für die Entwicklung solcher Bauteile erzielt.

Forscher:innen des Innovation Lab HySPRINT am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) haben mit einem Tintenstrahldruckverfahren eine Reihe von Photodetektoren hergestellt, die auf einem Halbleiter aus dem Mineral Perowskit basieren. Forscher:innen des Innovation Lab HySPRINT am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) haben mit einem Tintenstrahldruckverfahren eine Reihe von Photodetektoren hergestellt, die auf einem Halbleiter aus dem Mineral Perowskit basieren.

Lithium-Metall-Batterien gelten als Hoffnungsträger für die Energiespeicher der Zukunft, denn sie haben das Potenzial, leistungsfähiger, leichter und günstiger als die klassische Lithium-Ionen-Batterie zu sein. Ein Großteil der Forschung konzentriert sich auf Lithium-Metall-Elektroden aus Metallfolien.

Internationales Forscherteam optimiert metallorganische Gerüste auf atomarer Ebene Der Zugang zu sauberem Trinkwasser wird in manchen Regionen immer schwieriger. Daher arbeiten Forscher:innen und Ingenieur:innen seit einigen Jahren an Methoden, Wasser aus Wüstenluft zu ,,ernten". Dabei spielen poröse metallorganische Materialien eine zentrale Rolle.

Kristalle, die nur aus drei Lagen von Atomen bestehen, können bei Raumtemperatur Licht abstrahlen, das dem eines Lasers gleicht. Diese neuartigen Materialien haben damit das Potenzial, als Lichtquellen in miniaturisierten Schaltkreisen oder auch in zukünftigen Quanten-Anwendungen zum Einsatz zu kommen.

Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen beobachtet eigenes Magnetfeld bei Doppellagen-Graphen Normalerweise hängt der elektrische Widerstand eines Materials stark von dessen Abmessungen und elementarer Beschaffenheit ab. Unter besonderen Umständen kann der Widerstand jedoch einen festen, also quantisierten, materialunabhängigen Wert annehmen.

Chemikerinnen und Chemiker der Universität Jena haben einen Weg entwickelt, eigentlich nicht schmelzbare metallorganische Gerüstverbindungen - sogenannte MOFs - zu schmelzen. Dies erlaubt die schmelzebasierte Herstellung von Glasbauteilen für Anwendungen in der Energieund Umwelttechnik. Gläser sind aus dem täglichen Leben nicht wegzudenken.

Israelische und deutsche Forscherinnen und Forscher des Exzellenzclusters ct.qmat haben ein topologisches Lasernetzwerk in Sandkorngröße entwickelt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Israelische und deutsche Forscher:innen haben eine Methode entwickelt, um ein Netzwerk oberflächenemittierender Laser dazu zu bringen, wie ein einziger Laser zu agieren - als hocheffektives Lasernetzwerk von der Größe eines Sandkorns.

Forscher der Universität Göttingen untersuchen aktive Systeme mit Hilfe von Computersimulationen   Lebende Systeme lassen sich nicht so einfach mit den Standardgesetzen der Physik verstehen, wie dies bei Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern der Fall ist. Lebende Systeme sind aktiv und zeigen faszinierende Eigenschaften: Sie können sich an ihre Umgebung anpassen, selbst antreiben oder auch selbst reparieren.

Um die Lithium-Ionen-Batterie weiterzuentwickeln, ist es notwendig, sämtliche Prozesse und Reaktionen in ihrem Inneren bis ins kleinste Detail zu verstehen. Insbesondere Interphasen, die für die Performanz, Sicherheit und Lebensdauer der Energiespeicher essenziell sind, sind bisher nur unzureichend untersucht.

Forschungskooperation zwischen dem MEET Batterieforschungszentrum und dem Nanotechnology Research and Application Center (SUNUM) der Sabanci-Universität in Istanbul Nickel-reiche Schichtoxide wie Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA) gelten als vielversprechendes Kathodenmaterial für Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien.

Seit Jahren gibt es bei den Kosten von Batterien einen deutlichen Abwärtstrend. Diese Entwicklung ist wichtig, da Batterien als zentrale Bauteile den Großteil der Kosten von Elektrofahrzeugen und stationären Energiespeichern ausmachen. Heute sind diese Produkte noch nicht vollständig wettbewerbsfähig und weitere Batteriekostenreduktionen sind erforderlich, damit eine ökonomisch tragfähige Wende zur Kohlendioxid-neutralen Gesellschaft gelingen kann.

Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam aus Augsburg, Münster, Edmonton, West Lafayette und München ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. In einer in der Fachzeitschrift "Science Advances" veröffentlichten Studie verwenden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Nanodraht, in dessen Inneren Elektronen durch den "Spin" der Schallwelle auf Kreisbahnen gezwungen werden.

Forscher untersuchen, welche Materialeigenschaften die Gefäßbildung unterstützen / Studie in der Fachzeitschrift ,,Nature Communications" Im Labor Gewebe herzustellen, mit denen sich geschädigte Organe heilen oder ersetzen lassen, ist eine der großen Zukunftsvisionen der Medizin. Künstliche Materialien könnten sich als Gewebegerüste eignen, denn anders als natürliches Gewebe bleiben sie im Organismus lange genug stabil, so dass der Körper neue natürliche Strukturen ausbilden kann.

Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen untersucht oberflächliche Magnetisierung (pug/mpibpc) Die Oberfläche eines Materials besitzt häufig Eigenschaften, die sich gravierend von den Eigenschaften innerhalb des Materials unterscheiden. Beispielweise kann ein nicht-leitender Kristall, der eigentlich keine Magnetisierung aufweist, durch die Anordnung der Oberflächenatome eine auf die Grenzfläche begrenzte Magnetisierung besitzen.

Ungeordnete Grenzschichten zwischen den Kristallkörnern des Elektrolyten verhindern Kurzschlüsse in den Batterien Festkörperbatterien könnten künftig zur Alternative für Lithiumbatterien werden und Elektroautos zu längeren Reichweiten verhelfen. Doch derzeit sind sie noch nicht langlebig genug. Ein Team des Fritz-Haber-Institutes, der TU München und des Forschungszentrum Jülich weist jetzt jedoch einen Weg, die Lebensdauer der Feststoffbatterien zu erhöhen.

Maßgeschneiderte 2D-Materialien durch Selbstorganisation und Photopolymerisation Ein internationales Forscherteam, angeführt von Mitgliedern der Technischen Universität München, des Deutschen Museums und der Universität Linköping, hat ein Verfahren entwickelt, um zweidimensionale Polymere mit der Dicke nur einer Moleküllage durch Lichteinwirkung auf einer Graphit-Oberfläche herzustellen.

Erforschung, Entwicklung und Herstellung neuer Materialien hängen entscheidend von schnellen und zugleich genauen Simulationsmethoden ab. Maschinelles Lernen, bei dem Künstliche Intelligenz (KI) selbstständig neues Wissen erwirbt und anwendet, wird es künftig ermöglichen, komplexe Materialsysteme rein virtuell zu entwickeln.

Internationales Forschungsteam entwickelt neue Methode zur Untersuchung von atomaren Strukturen in Materialoberflächen Light Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der University of California Berkeley und dem Institut Polytechnique de Paris nutzen intensives Laserlicht im extrem ultravioletten Spektrum, mit dem sie einen nichtlinear optischen Prozess im Labormaßstab erzeugen, wie es bislang nur an Großforschungsanlagen gelungen ist.