Leistungsfähiger, langlebiger, leichter sollen sie sein. Im Labor funktionieren die Batterien der nächsten Generation bereits. Doch Festkörperzellen in einem größeren Maßstab zu bauen, sodass sie verlässlich Autos oder auch Flugzeuge antreiben, ist eine ganz andere Herausforderung. An alltagstauglichen Lösungen arbeiten Forschende in der U Bremen Research Alliance mit Hochdruck. Man kann wohl sagen: Dr. Julian Schwenzel war seiner Zeit voraus. Als der Physiker vor 20 Jahren über Batterien promovierte, interessierte sich noch kaum jemand für die elektrochemische Speicherung von Energie….
Sicherheit und Service durch LPBF und KI. Sensoren im Fahrgestell und den Türen eines Personenzuges nehmen per 5G Kontakt zum SAP-System der Deutschen Bahn AG auf und melden Defekte bevor sie entstehen. Science-Fiction? Defekte Bauteile verursachen die unter Bahnreisenden unbeliebten »Verzögerungen im Betriebsablauf«. Gleichzeitig ist der Austausch noch funktionsfähiger Komponenten in starren Wartungsintervallen ökologisch und ökonomisch unsinnig. Passend zur Thematik fördert das BMWi mit dem SenseTrAIn die futuristische anmutende Methode zur effizienten Überwachung sicherheitsrelevanter Funktionen in der Bahn-Technik. Seit September…
Akustische Manipulation von Elektronenspins könnte zu verbesserter Quantenkontrolle führen. Farbzentren sind Gitterdefekte in Kristallen, die ein oder mehrere zusätzliche Elektronen einfangen können. Der Spin dieser Elektronen reagiert sehr empfindlich auf äußere elektrische und magnetische Felder – und auf Schall. Forscher*innen des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik in Berlin, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und des Ioffe-Instituts in St. Petersburg berichten jetzt in Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abj5030) über die gezielte Schallwellen-Manipulation von Elektronenspins im Grund- und im angeregten Zustand. Ihr Ansatz öffnet den Weg…
Lärmreduktion im Hafen Forscher der Fraunhofer-Institute IML und LBF haben gemeinsam mit der TriCon GmbH den diesjährigen CNA-Innovationspreis »Intelligenz für Verkehr und Logistik« gewonnen. Sie entwickelten ein System, das Lärm beim Containerumschlag in Terminals für den Kombinierten Verkehr (KV) reduziert. Wenn Container in KV-Terminals verladen werden, entsteht viel Lärm. Das ist besonders in Binnenhäfen störend, die häufig in dicht besiedelten Gebieten liegen. Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute für Materialfluss und Logistik IML sowie für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben deshalb…
Flussläufe, die sich natürlich verlagern können, sind effizientere Kohlenstoffsenken als begradigte Flüsse. Rund 8500 Jahre dauert es, bis ein Sandkorn aus den Anden über das argentinische Tiefland in den Río Paraná gespült wird. Die 1200 Kilometer weite Reise in dem Fluss namens Río Bermejo wird von vielen Pausen in Flussauen unterbrochen, wo das Körnchen zum Teil über Jahrtausende abgelagert und dann wieder weiter transportiert wird. Begleitet wird der Sand von organischem Kohlenstoff, eingespült aus Boden und Pflanzen. Damit gewinnt der…
Gedruckte Kunststoffe, die bei Erwärmung in vorab festgelegter Weise einmalig ihre Form ändern? Möglich macht das eine 4D-Druck-Technologie, die im Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials CPM entwickelt wurde. Das Ausmaß der Formänderung der gedruckten Objekte ist drastisch: sie können um bis zu 63 Prozent schrumpfen. 4D-Fertigungstechnologien könnten zukünftig dort eingesetzt werden, wo Werksstücke erst nach der vordefinierten Umformung ihre Aufgabe erfüllen sollen, etwa als Verbindungselemente bei der Montage von Bauteilen, z. B. in den Bereichen Medizintechnik, Maschinenbau, Automotive oder…
Jedes Jahr werden in Deutschland über 63.000 Kinder zu früh geboren. Weltweit betrifft das Thema sogar fast 10 Prozent aller Geburten. In den ersten Lebenswochen werden die Frühgeborenen in sogenannten Inkubatoren versorgt. Diese sollten laufend desinfiziert werden, was sich aufgrund der üblicherweise verwendeten chemischen Desinfektionsmittel kompliziert gestaltet. UVC-Strahlung bietet sich hier als technologische Alternative an. Der Desinfektion von Inkubatoren kommt eine besonders wichtige Bedeutung zu, da vor allem bei sehr kleinen Frühgeborenen aufgrund der Unreife ihrer Organsysteme und der noch…
Forschende der Universität Stuttgart entwickeln elektrisch schaltbare Nanoantennen als Grundlage für holographische Videotechnologie. Videokonferenzen haben in der Pandemie den Arbeitsalltag bestimmt und werden auch künftig eine größere Rolle spielen. Für das Gefühl eines echten Dialogs von Person zu Person fehlte bisher jedoch eine Schlüssel-Technologie, nämlich die Videoholographie. Forschende der Universität Stuttgart haben nun einen völlig neuen Ansatz für holografische Displays eingeführt, der auf elektrisch schaltbaren plasmonischen Nanoantennen aus Polymeren basiert. Er ist der Schlüsselbaustein, um bewegte Hologramme in Echtzeit zu…
Mit den am Horizont aufsteigenden Quantencomputern und ihrer wesentlich verbesserten Rechenleistung wächst die Gefahr von erfolgreichen Hackerangriffen. Forscher suchen deshalb nach Technologien, wie sich Datenarchive auch im aufsteigenden Zeitalter der Quantencomputer sicher schützen lassen – selbstverständlich ebenfalls auf der Quantenphysik aufbauend. Die neu entstehende Quantenkryptografie, um die sich in der HYPERRAUM.TV-Doku „Datenverschlüsselung – die Entwicklung kryptografischer Verfahren mit Quantenphysik“ alles dreht, steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber die Grundlagen des Verfahrens sind klar. Das zentrale Problem ist heute die…
Ein neuer Hochtemperaturofen ermöglicht es, im KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg faserverstärkte keramische Verbundwerkstoffen für Luft- und Raumfahrt zu erforschen. Rot glühen Hitzeschilde von Raumfähren beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Obwohl enorme Kräfte und Temperaturen wirken, geschieht nichts, denn: Sie bestehen aus keramischen Verbundwerkstoffen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Augsburg forschen im Rahmen des KI-Produktionsnetzwerks im Bereich „Generative Designmethoden und Werkstoffentwicklung“, wie diese Materialien entstehen und verbessern sie. Seit kurzem ergänzt ein besonderer Hochtemperaturofen die Laborausstattung. Er ermöglicht einzigartige Einblicke…
Wissenschaftler aus Heidelberg und Bern entwickeln neuen Trainingsansatz für gepulste neuronale Netze. Gepulste neuronale Netze – in Aufbau und Funktionsweise einem natürlichen Nervensystem nachempfunden – sind leistungsfähig, schnell und haben einen geringen Energiebedarf. Die besondere Herausforderung besteht darin, solche komplexen Systeme zu trainieren. Ein interdisziplinäres Forschungsteam an der Universität Heidelberg und der Universität Bern (Schweiz) hat nun einen Algorithmus entwickelt und erfolgreich implementiert, der ein solches Training ermöglicht. Gepulste neuronale Netze können damit darauf trainiert werden, komplexe Aufgaben besonders energieeffizient…
Einem internationalen Team ist es an der Vektormagnetanlage VEKMAG an BESSY II gelungen, eine ungewöhnliche ferromagnetische Eigenschaft in einem zweidimensionalen Material nachzuweisen: eine sogenannte Anisotropie der leichten Ebene („easy-plane“). Die Ergebnisse könnten die Entwicklung von energieeffizienten Informationstechnologien weiter beflügeln und sind nun im renommierten Fachmagazin Science veröffentlicht. Die feinsten Werkstoffe der Welt sind so dünn wie ein einzelnes Atom. Solche zweidimensionalen oder 2D-Materialien – besonders bekannt ist das aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoff-Atomen bestehende Graphen – elektrisieren Forscherteams weltweit….
Ultrakurze Lichtblitze präzise und schnell kombiniert… Ultrakurze Lichtblitze dauern weniger als eine Billiardstel Sekunde und haben eine wachsende technologische Bedeutung. In Laserquellen können statt einzelner Blitze auch Paare und Gruppen von Lichtblitzen entstehen. Ähnlich wie die chemisch gebundenen Atome in einem Molekül sind sie miteinander verkoppelt, ihre kurzen zeitlichen Abstände können eine hohe Stabilität aufweisen. Forscher*innen der Universitäten Bayreuth und Konstanz haben jetzt eine Ursache für die stabile Kopplung ultrakurzer Lichtblitze entdeckt und einen Weg gefunden, ihre Abstände gezielt und…
Archaeen besiedeln extreme Lebensräume, so auch den Verdauungstrakt von Wirbeltieren. Was bislang jedoch unklar war: Die verschiedenen Stämme sind spezifisch für den Wirt. Archaeen, das sind einzellige Lebewesen, stehen am Anfang der Entwicklungsgeschichte und existieren somit bereits seit Milliarden Jahren. Dennoch entdecken Wissenschaftler_innen erst jetzt, im 21. Jahrhundert, immer neue Stämme – und zwar jene, die im Verdauungstrakt des Menschen und anderer Wirbeltiere leben. Einen Überblick über die artspezifische Besiedlung mit Archaeen liefert eine kürzlich erschiene Studie, an der Forschende…
Chemikern der Universität Konstanz gelingt die Herstellung einer neuen Art von Polyethylen. Polyethylen ist der am häufigsten hergestellte Kunststoff der Welt. Er wird aufgrund seiner Eigenschaften wie Zähigkeit in sehr vielen verschiedenen, auch langlebigen Anwendungen eingesetzt. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefan Mecking im Fachbereich Chemie der Universität Konstanz kann nun durch die Einführung polarer Gruppen in die Molekülketten von Polyethylen dazu beitragen, die Eigenschaften des neuen Materials zu erweitern und gleichzeitig die problematische Umweltbeständigkeit des Kunststoffs zu verringern. Die…
Am Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg werden keramische Werkstoffe mit Blick auf ihren Lebenszyklus analysiert. Von den Herstellungsprozessen bis hin zu den Kreislaufwirtschaftsmöglichkeiten am Ende der Lebensphase von faserkeramischen Verbundstrukturen untersucht das soeben gestartete Forschungsprojekt “CU EcoCeramic” ökologische und ökonomische Optimierungspotentiale. „CU EcoCeramic“ befasst sich mit der ökobilanziellen und ökonomischen Bewertung von faserkeramischen Verbundstrukturen (CMC). Diese modernen Materialien stellen eine Kombination aus einer keramischen Matrix und verschiedenen Fasern dar und verfügen über eine hervorragende mechanische und thermischer…
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