Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Handy-Batterien dank Kontrolle der Energieströme auf Nano-Ebene länger halten können

06.11.2014

Elektronische Geräte verschwenden durch die Erzeugung nutzloser Hitze eine Menge Energie. Das ist einer der Hauptgründe, warum die Batterien unserer Mobiltelefone so schnell verbraucht sind.

Forscher an der Universität Luxemburg sind nun einen großen Schritt vorangekommen im Verständnis dessen, was dabei genau passiert und wie sich diese Energieverschwendung durch die Kontrolle der Energieflüsse auf molekularer Ebene reduzieren ließe. Dies würde unsere Technologie preisgünstiger und langlebiger machen.

Bisher hatten Wissenschaftler nur eine durchschnittliche Vorstellung von der Energieumwandlung in Nano-Geräten. Dank der Forschung an der Universität Luxemburg konnte nun ein vollständigeres Bild gezeichnet werden.

„Wir haben universelle Eigenschaften hinsichtlich der Art und Weise entdeckt, wie die Energieeffizienz von Nano-Systemen fluktuiert”, erklärte Prof. Dr. Massimiliano Esposito von der Forschungseinheit Physik und Werkstoffkunde an der Universität Luxemburg. Durch den praktischen Einsatz dieser Kenntnisse besteht die Möglichkeit, Energieflüsse genauer zu kontrollieren und damit Verschwendung zu vermeiden.

Eine solche Energieflusskontrolle ließe sich durch einen technologischen Regler realisieren, der in den Geräten den natürlichen Wärmefluss von heißen in kühlere Bereiche unterbindet. Diese Entdeckung stellt damit eine Ergänzung zum zweiten thermodynamischen Hauptsatz dar, einer der fundamentalen Theorien in der Physik.

Dieses theoretische Verständnis von der Regulierung von Energieflüssen erweckt den so genannten „Maxwell-Dämon” zum Leben, ein von dem großen Mathematiker und Physiker des 19. Jahrhunderts James Clerk Maxwell eingeführtes Gedankenexperiment. Maxwell stellte sich einen „Dämon” vor, der die Gesetze der Natur überwinden konnte, indem er kalten Molekülen ermöglichte, in heiße Bereiche zu fließen und so auch den natürlichen Wärmefluss revidierte.

Zwei neue Publikationen, veröffentlicht in renommierten wissenschaftlichen Zeitschriften (Physical Review X und Nature Communications), beschreiben diese Ergebnisse. Das Forschungsteam unter Prof. Esposito setzte dafür mathematische Modelle ein. Die Erkenntnisse sollen nun im Labor praktisch umgesetzt werden, bevor eine eventuelle Entwicklung technologischer Anwendungen beginnen kann.

Hinweise an die Redaktion:

Die vollständigen wissenschaftlichen Artikel „Thermodynamics with continuous information flow”, wie in „Physical Review X” veröffentlicht (DOI: 10.1103/PhysRevX.4.031015), und „The unlikely Carnot efficiency”, wie in „Nature Communications” veröffentlicht (DOI: 10.1038/ncomms5721), können hier: http://orbilu.uni.lu/handle/10993/18026  und hier: http://orbilu.uni.lu/handle/10993/18027  eingesehen werden.


Weitere Informationen:

http://www.uni.lu  - Webseite der Universität Luxemburg
http://orbilu.uni.lu/handle/10993/18026   - Artikel: „Thermodynamics with continuous information flow”
http://orbilu.uni.lu/handle/10993/18027  - Artikel: „The unlikely Carnot efficiency”

Sophie Kolb | Universität Luxemburg - Université du Luxembourg

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht SmartMeter analysieren mit Algorithmen den Stromverbrauch
01.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

nachricht Energiehybrid: Batterie trifft Superkondensator
01.12.2016 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie