Materialwissenschaften

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien haben ein CO2-freies und energiesparendes Verfahren entwickelt, um Nickel für Batterien, Magnete und Edelstahl zu gewinnen. Ihre aktuellen Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Auf den Punkt gebracht• Global rasant wachsende Nickelnachfrage: Der Bedarf an Nickel wird sich bis 2040 voraussichtlich verdoppeln. Gleichzeitig werden bei der konventionellen Herstellung von einer Tonne Nickel, rund 20 Tonnen CO2 emittiert.• Nachhaltiges Verfahren: Wissenschaftler stellen Nickel aus minderwertigen Erzen mit Hilfe von Wasserstoffplasma her – CO2-frei, energieeffizient…

Die Herstellung von Türen für Passagierflugzeuge ist überwiegend Handarbeit. Besonders zeitaufwendig ist die Montage der Türstrukturen mit ihren Schraub- und Nietverbindungen. Viele Zwischenschritte sind erforderlich, um den direkten Kontakt unterschiedlicher Materialien zu vermeiden, der zu Korrosion führt. Werden statt Aluminium, Titan und Duroplasten hauptsächlich thermoplastische Kohlefaserverbundmaterialien (CFK) eingesetzt, die ohne Trennlagen automatisiert miteinander verschweißt werden können, geht es wesentlich schneller – die Fertigungszeit für die Türstruktur sinkt von 110 auf nur noch 4 Stunden. Dies zeigt das Forschungsprojekt »TAVieDA« von…

Das Nanomaterial MXene wird für Batterietechnologie oder als Hochleistungs-Schmiermittel eingesetzt. Bisher entstanden bei der Herstellung giftige Abfallprodukte. An der TU Wien fand man neue Wege. Es ist einer der bedeutsamsten Trends in der Materialwissenschaft: Materialien, die nur aus einer einzigen Schicht von Atomen bestehen, sogenannte „2D-Materialien“, zeigen oft völlig andere Eigenschaften als dickere Schichten aus denselben Atomen. Begonnen hat diese Forschungsrichtung mit dem Nobelpreis-gekrönten Material Graphen. Nun forscht die TU Wien gemeinsam mit den Firmen CEST und AC2T unter anderem…

Den Alterungszustand von gebrauchtem Kunststoffpulver zu ermitteln, war bisher ein zeitraubendes und teures Unterfangen. Doch nun hat ein Wissenschaftler vom Fraunhofer IPA ein Prüfverfahren entwickelt, das binnen Sekunden Ergebnisse liefert. Die Kosten für 3D-gedruckte Bauteile könnten deshalb sinken. Man sieht ihm sein Alter kaum an: Das Kunststoffpulver, das beim 3D-Druck zum Einsatz kommt, wirkt meist noch wie neu, wenn es den ersten Druckprozess durchlaufen hat. Beim Selektiven Lasersintern, einem weit verbreiteten 3D-Druckverfahren, wird das Kunststoffpulver flächig aufgebracht, erwärmt und an…

ETH-Materialwissenschaftler:innen messen erstmals die Rollreibung von einem nur wenige Mikrometer grossen Kügelchen. Die Messungen erlauben es ihnen, Alltagsprodukte wie Beton besser zu verstehen. Lacke, Farben, Beton, ja selbst Ketchup oder Orangensaft: Suspensionen sind in der Industrie und im Alltag weit verbreitet. Unter einer Suspension verstehen Materialwissenschaftler:innen eine Flüssigkeit, in der kleine feste, unlösliche Partikel gleichmässig verteilt sind. Ist die Teilchenkonzentration einer solchen Mischung sehr hoch, können Phänomene auftreten, die unserem alltäglichen Verständnis von einer Flüssigkeit widersprechen. So können diese sogenannten…

Organogold(III)-Komplex akkumuliert in Mitochondrien von Lungenkrebszellen Edelmetalle sind nicht nur in Form von Schmuckstücken interessant, sie sind auch wichtige Bestandteile von Arnzeimitteln, z.B. das Antitumormittel Cisplatin. Auf der Suche nach Alternativen mit verbessertem Wirkprofil rückt nun Gold ins Zentrum des Interesses. Ein französisches Forschungsteam stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine erste Studie über die Speziation und Verteilung eines organischen Gold(III)-Komplexes in Krebszellen vor und zeigt, wie speziell entwickelte „Organogold“-Komplexe neue wirksame Wege zur Krebsbekämpfung eröffnen könnten. Gold hat eine…

Das Center Nanoelectronic Technologies (CNT) am Fraunhofer IPMS verfügt seit kurzem über neue Kryostate für die Forschung an Qubits und der Qualifizierung von Supraleiter-Systemen. Die Tieftemperatur-Messgeräte, die vor allem für die Analyse von Quantensystemen nützlich sind, sind seit März vollständig in Betrieb. Die Bereitstellung der Anlagen wurde vom Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) gefördert. Ob in der Medizin, der Materialentwicklung oder der Verkehrsplanung – dem Quantencomputing sollen zukünftig zentrale Aufgaben in der Forschung zukommen. Qubits, die Speicherkomponenten…

Eine blütenförmige Mikrostruktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung kann Magnetfelder lokal verstärken. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter…

Wasserstoff gilt als zentraler Energieträger der Zukunft. Um die Technologien für die Gewinnung und Nutzung von Wasserstoff umweltfreundlicher, kostengünstiger und langlebiger zu gestalten, werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP neuartige Katalysatoren und PFAS-freie Membranen entwickelt und verarbeitet. Auf der Hannover-Messe (Halle 13, Stand C41/2) stellt das Institut seine Beiträge auf dem Stand des Fraunhofer-Wasserstoff-Netzwerks vor. Edelmetallreduzierte Katalysatoren für Elektrolyse und Brennstoffzellen Katalysatoren sind unverzichtbare Komponenten für die Produktion von Wasserstoff als auch dessen Umsetzung in Brennstoffzellen zur Erzeugung von…

Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme haben eine einzellige grüne Mikroalge mit magnetischem Material beschichtet. Dieser Miniaturroboter wurde auf die Probe gestellt: Würde die Mikroalge mit ihrer magnetischen Beschichtung in der Lage sein, durch enge Räume zu schwimmen – und als wäre das nicht schon Herausforderung genug – durch eine zähe Flüssigkeit, wie sie etwa im menschlichen Körper vorkommt? Würde sich der winzige Roboter unter diesen schwierigen Bedingungen seinen Weg bahnen können? Die Forschungsergebnisse des Teams wurden nun in der…

Neue Studie erlaubt Einblicke in einen Prozess, der zum Beispiel für die Funktion künftiger Quantencomputer von zentraler Bedeutung ist.- Quantencomputer arbeiten mit sogenannten Quantenbits, die gleichzeitig viele verschiedene Zustände annehmen können.- Dieses „Überlagerung“ genannte Phänomen wird sehr leicht durch Störeinflüsse zerstört.- Eine Studie unter Federführung der Uni Kiel hat gemessen, wodurch und wie schnell das in einem bestimmten Feststoff geschieht. Die Ergebnisse könnten zur Entwicklung besserer Materialien für Quantenchips beitragen. Klassische Computer speichern Informationen in so genannten Bits ab. Diese…

Im Projekt COMET-PV will Dr. Artem Musiienko die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen deutlich beschleunigen. Dabei setzt er auf Robotik und KI, um die vielfältigen Variationen in der Materialzusammensetzung von Zinnbasierten Perowskiten zu analysieren. Der Physiker wird am HZB eine Nachwuchsgruppe (Young Investigator Group) aufbauen. Darüber hinaus wird er an der Fakultät Physik der Humboldt-Universität zu Berlin auch Lehrverpflichtungen übernehmen. Metall-Halogenid-Perowskite sind eine große Materialklasse, die seit einigen Jahren intensiv erforscht wird. Aufgrund ihrer halbleitenden Eigenschaften eignen sie sich für leistungsstarke und…

Silizium ist das bekannteste Halbleitermaterial. Doch eine gezielte Nanostrukturierung kann die Materialeigenschaften drastisch verändern. Ein Team am HZB hat mit einer eigens entwickelten Ätzapparatur nun mesoporöse Siliziumschichten mit unzähligen winzigen Poren hergestellt und ihre elektrische Leitfähigkeit sowie Thermokraft untersucht. Die Forschenden haben damit erstmals aufgeklärt, wie der elektronische Transport in diesem mesoporösen Silizium funktioniert. Das Material hat großes Potenzial für Anwendungen und könnte auch Qubits für Quantencomputer thermisch isolieren. Mesoporöses Silizium ist kristallines Silizium mit ungeordneten nanometergroßen Poren. Das Material…

Bayerische Förderung: Fraunhofer in Würzburg treibt Arzneimittelforschung mit zellbasierten Testsystemen voran. Am Freitag, den 13. Dezember 2024, besuchte Staatssekretär Tobias Gotthardt aus dem bayerischen Wirtschaftsministerium das Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC und das Fraunhofer-Projektzentrum für Stammzellprozesstechnik. Der Termin war bereits seit geraumer Zeit festgelegt. Nun wurde er kurzfristig noch um eine erfreuliche Neuigkeit erweitert: die feierliche Übergabe eines Förderbescheids in Höhe von 6 Mio. Euro, mit dem das bayerische Wirtschaftsministerium den Ausbau der Forschung an zellbasierten fortschrittlichen Testsystemen zur Erforschung…

Die Hochschule Hof arbeitet in einem neuen Forschungsprojekt an der Entwicklung nachhaltiger Substrate für die Pflanzenproduktion. Unter der Leitung von Dr. Harvey Harbach untersucht eine Forschungsgruppe gemeinsam mit regionalen und industriellen Partnern, wie Schafwolle als natürliches Material Torf und Plastik in der Produktion von Gemüsejungpflanzen ersetzen kann. Das Projekt „Nachhaltige Wachstumsmedien für Hydroponik auf Basis von rundvernadelten Naturmaterialien“ (NaWaruN) hat das Ziel, ein innovatives Substrat zu entwickeln, das direkt in kommerziellen Systemen wie der Gemüseproduktion eingesetzt werden kann. Dabei sollen…

Neues Projekt „NEPOMUQ“ gestartet… Ultraschnelle Kommunikationssysteme, Laserdisplays oder fortschrittliche Sensoren – um Technologien wie diese in die Zukunft zu führen, muss die Mikroelektronik, wie wir sie heute kennen, weiterentwickelt werden. Wissenschaftler*innen der Bergischen Universität Wuppertal verfolgen im neuen Forschungsprojekt NEPOMUQ (kurz für: Neue Perowskit-Materialien für integrierte optoelektronische Modulatoren in Quantensystemen) in den kommenden drei Jahren den Ansatz, optoelektronische Modulatoren zu entwickeln, die Schlüsselkomponenten für eine Vielzahl optischer und photonischer Anwendungen sind. Dafür wollen die Wissenschaftler*innen neuartige Perowskit-Materialien mit starken nichtlinearen…