Materialwissenschaften

Max-Planck-Materialwissenschaftler Dr. Rajaprakash Ramachandramoorthy erhält Starting Grant des Europäischen Forschungsrats. Notebooks, Smartphones und viele andere elektronische Geräte basieren auf mikroelektromechanischen Systemen (MEMS). Ihre Zuverlässigkeit und Lebensdauer werden durch mechanischen Schock (Stürze), Vibrationen und ihre Umgebung beeinflusst. Bislang ist es jedoch nicht möglich die mechanische Zuverlässigkeit unter realistischen Bedingungen zu testen. Darüber hinaus sind das Design und die Auswahl der Materialien dieser MEMS, die für die Funktionalität unserer Elektronik entscheidend sind, durch die Art ihrer Herstellung begrenzt. Um diese Herausforderungen zu…

Programmierbare Materialien sind wahre Formwandler. Auf Knopfdruck ändern sie kontrolliert und reversibel ihre Eigenschaften und passen sich selbstständig an neue Gegebenheiten an. Einsatzbereiche sind beispielsweise bequemes Sitzen oder Matratzen, die das Wundliegen verhindern. Dabei verformt sich die Unterlage so, dass die Auflagefläche groß ist und sich der Druck auf die Körperteile dadurch verringert. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM entwickeln solche programmierbaren Materialien und bringen sie gemeinsam mit Industriepartnern zur Marktreife. Ziel ist es unter…

Forschungsteam der Universität Bayreuth an neuer DFG-Forschungsgruppe beteiligt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert in den nächsten vier Jahren eine Forschungsgruppe zu gedruckten organischen Solarzellen. An diesem von der TU Chemnitz geleiteten Verbund sind Wissenschaftler*innen von insgesamt sieben Universitäten beteiligt. Prof. Dr. Eva M. Herzig, Juniorprofessorin für Dynamik und Strukturbildung an der Universität Bayreuth, erforscht mit ihrem Team die aktiven Schichten von organischen Solarzellen. Dabei steht die Frage im Mittelpunkt, wie die Umwandlung des Sonnenlichts in freie Ladungsträger durch die Anordnung…

Eine neue Gold-Nanobeschichtung von Forschenden der ETH Zürich heizt Brillengläser mit Sonnenlicht auf, sodass diese auch bei hoher Luftfeuchtigkeit nicht mehr beschlagen. Auch auf Autoscheiben könnte die Beschichtung zur Anwendung kommen. Forschende der ETH Zürich entwickelten eine hauchdünne transparente Beschichtung aus Gold, die Sonnenlicht in Wärme umwandeln kann. Sie kann zum Beispiel auf Glas oder andere Oberflächen aufgebracht werden und damit deren Beschlagen verhindern. Zur Anwendung kommen könnte die Beschichtung unter anderem auf Brillengläsern und Autoscheiben. Die Forschenden der Gruppen…

Neue Materialien könnten die Computertechnik revolutionieren. Forschende am Paul Scherrer Institut PSI haben durch Untersuchungen mithilfe der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS auf dem Weg dazu einen wichtigen Meilenstein erreicht. Mikrochips bestehen aus Silizium und arbeiten nach dem physikalischen Prinzip des Halbleiters. Daran hat sich nichts geändert, seit in den amerikanischen Bell-Labs im Jahr 1947 der Transistor erfunden wurde. Immer wieder prophezeiten Forschende seither das Ende der Silizium-Ära – und lagen falsch. Die Silizium-Technik lebt, sie entwickelt sich rasant weiter. Gerade…

Mit Hilfe eines neuen Analyseverfahren haben Empa-Forschende Viren auf ihrem Weg durch Gesichtsmasken verfolgt und ihr Scheitern an den Filterschichten verschiedener Maskentypen miteinander verglichen. Das neue Verfahren soll nun die Entwicklung von Oberflächen beschleunigen, die Viren abtöten können, wie das Team im Fachmagazin «Scientific Reports» schreibt. Mittels Hochdruck jagt die Apparatur die rotgefärbte künstliche Speichelflüssigkeit mit Testpartikeln durch eine aufgespannte Maske. So simulieren die Forsche den Vorgang einer Tröpfcheninfektion. Das an der Empa etablierte Verfahren wird derzeit von zertifizierten Testzentren…

Die Produktion von Infektionsschutzkleidung ist material- und energieintensiv. Fraunhofer-Forschende haben nun eine Technologie entwickelt, die bei der Produktion von Vliesstoffen hilft, Material und Energie zu sparen. Auf Basis einer mathematischen Modellierung steuert ein Digitaler Zwilling wesentliche Prozessparameter der Herstellung. Neben der Verbesserung der Maskenherstellung eignet sich die Lösung ProQuIV auch dazu, die Produktionsparameter für andere Anwendungen der vielseitig einsetzbaren technischen Textilien zu optimieren. Die Hersteller können so flexibel auf Kundenwünsche und Marktveränderungen reagieren. Infektionsschutzmasken aus Vlies sind nicht erst seit…

Internationales Forschungsteam entdeckt neuartigen Quantenzustand. Wasser, das einfach nicht gefrieren will, egal wie kalt es wird – so lässt sich ein neuer Quantenzustand beschreiben, den eine Arbeitsgruppe unter Beteiligung des HZDR entdeckt hat. Die Fachleute des Institute of Solid State Physics der Universität Tokio in Japan, der Johns Hopkins University in den USA und dem Dresdner MPI-PKS haben ein spezielles Material bis nahe an den absoluten Temperaturnullpunkt abgekühlt. Dabei stellten sie fest, dass eine zentrale Eigenschaft der Atome – ihre…

Nanodiamant-Materialien besitzen Potenzial als preisgünstige Photokatalysatoren. Doch bisher benötigten solche Kohlenstoff-Nanopartikel energiereiches UV-Licht, um aktiv zu werden. Das DIACAT-Konsortium hat daher Variationen von Nanodiamant-Materialien hergestellt und analysiert. Die Arbeit zeigt: Wenn die Oberfläche der Nanopartikel mit ausreichend Wasserstoff-Atomen besetzt ist, reicht auch die schwächere Energie von Licht im sichtbaren Bereich für die Anregung aus. Photokatalysatoren auf Basis von Nanodiamanten könnten in Zukunft mit Sonnenlicht CO2 oder N2 in Kohlenwasserstoffe oder Ammoniak umwandeln. Um chemische Reaktionen in einem wässrigen Medium katalytisch…

Neuer Sonderforschungsbereich SFB 1573 „4f for Future“ erforscht und entwickelt molekulare Verbindungen mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Komplexe Materialien auf Basis von Seltenen Erden sind wichtig für viele Hightech-Anwendungen, beispielsweise für Permanentmagnete oder in Bildschirmen. Die Chemie molekularer und nanoskaliger Verbindungen der Seltenen Erden sowie ihre physikalischen Eigenschaften untersucht nun der neue Sonderforschungsbereich SFB „4f for Future“. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert den Verbund, an dem auch die Philipps-Universität Marburg, die LMU München und die Universität Tübingen beteiligt sind. Die…

20 Prozent der weltweit erzeugten Energie geht durch Reibung verloren. Mit neuen Materialien, Oberflächen und Schmierstoffen könnten langfristig 40 Prozent davon eingespart werden – das entspricht CO2-Emissionen von mehr als drei Gigatonnen pro Jahr! Einen Weg dorthin eröffnet die Supraschmierung in Maschinenelementen. Fraunhofer-Forschende arbeiten gemeinsam mit Industriepartnern daran, diese vom Labor in die Anwendung zu bringen. In technischen Anlagen wird Reibung vielfach über Wälz- oder Gleitlager reduziert: Gleitlager punkten mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Kosten, weisen allerdings Reibwerte von…

… neue Verbindungen aus Lanthan und Wasserstoff. Alle heute bekannten und in Forschung und Industrie angewendeten Supraleiter sind nur unterhalb von 150 Grad Kelvin (rund minus 120 Grad Celsius) supraleitend. Weltweit werden daher Materialien gesucht, die diese Eigenschaft bei höheren Temperaturen haben. Aufgrund theoretischer Modellierungen sind Hydride immer stärker in den Fokus gerückt. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftler*innen der Universität Bayreuth berichtet jetzt in „Nature Communications“ über neue, unter hohen Drücken erzeugte Verbindungen aus Lanthan und Wasserstoff….

Forschende lernen, wie der Pfeilschwanzkrebs durch seine Kutikula-Linsen sieht. Ein internationales Forschungsteam hat erklärt, wie der Pfeilschwanzkrebs mit Hilfe der Kutikula – einem Material, das normalerweise das Exoskelett eines Tieres bildet – rudimentäre, aber hocheffiziente Facettenaugen baut. Die primitiven Facettenaugen des Pfeilschwanzkrebses gehören zu den größten, die in der Natur vorkommen. Im Gegensatz zu vielen Insekten und Spinnen, die ihre Augen aus glasartigen Proteinen aufbauen, verwendet der Pfeilschwanzkrebs die Kutikula, das gleiche Material, aus dem auch seine Haut und Beine…

Materialforscher/innen der FAU optimieren Leistung und Stabilität mehrschichtiger organischer Solarzellen. Akzeptorschichten aus Oligomeren können die Leistung organischer Solarzellen steigern und zugleich eine lange Lebensdauer gewährleisten. Das haben Materialwissenschaftler/innen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in aufwändigen Laborexperimenten bewiesen. Organische Solarzellen sind einfacher herzustellen als herkömmliche Siliziummodule und zugleich deutlich flexibler einsetzbar, weil sie beispielsweise biegsam und transparent sein können. Ihre Erkenntnisse haben die Forschenden im renommierten Fachjournal „Nature Energy” veröffentlicht.* Spätestens der Ukrainekrieg führt uns nachdrücklich vor Augen, wie wichtig es ist,…

Was entscheidet über die Haltbarkeit von Hochleistungs-Beschichtungen für Turbinen oder Werkzeuge? Überraschende Ergebnisse der TU Wien zeigen: Es ist nicht Materialermüdung. Extrem dünne Beschichtungen aus Keramik können die Eigenschaften technischer Bauteile völlig verändern. Man verwendet sie zum Beispiel, um die Widerstandskraft von Metallen gegen Hitze oder Korrosion zu erhöhen. Beschichtungsverfahren spielen für große Turbinenschaufeln genauso eine Rolle wie für extrem beanspruchte Werkzeuge in der Produktionstechnik. An der TU Wien untersuchte man nun, was die Widerstandskraft solcher Schichten ausmacht. Und die…

Vom Darm bis zum Meeresgrund: Mikroorganismen bevölkern nahezu jeden Lebensraum. Für die Biotechnologie birgt die Vielfalt ihrer Überlebensstrategien großes Potenzial. Die Mehrheit dieser Organismen ist jedoch unbekannt, weil sie sich nicht kultivieren lassen. Um diese „Mikrobielle Dunkle Materie“ besser nutzbar zu machen, hat ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nun einen „Schwamm“ aus porösem, formbarem Silikon entwickelt. Eingebettet in einem Chip saugt sich das Material mit den Mikroorganismen aus der Umgebung voll – die dann für die weitere…