Nachrichten zum Thema Materialforschung

Illustration eines nanoskaligen Roboterarms aus DNA-Molekülen.

Nanoroboter aus DNA-Molekülen

Elektrische Felder ermöglichen schnelle, kontrollierte Bewegungen der Erbgutstränge
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Mechanisches Modell für einen topologischen Isolator: Mit Federn verknüpfte rotierende Kreisel zeigen eine umlaufende Welle trudelnder Kreisel.

Rotierende Kreisel weisen Weg zu neuer Materialklasse

Grundlagenexperiment könnte zu topologischen Isolatoren aus ungeordneter Materie führen
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Aufnahme einer turbulenten Strömung (oben): Nach einer gezielten Störung mit einem Propeller (2.v oben), konnte sich eine laminare Strömung (beide unten) ohne Turbulenzen stabilisieren.

Turbulent gegen Turbulenzen

Neue Methode reduziert Energiebedarf zum Pumpen von Flüssigkeiten durch Pipelines drastisch
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Ein Magnetfeld hält eine Stahlkugel in der Mitte dieses Versuchsaufbaus in Schwebe. Ein weiteres rotierendes Magnetfeld versetzt die Kugel in Drehung.

Rotieren bis zum Zerreißen

Weltschnellster elektrisch angetriebener Motor rotiert 40 Millionen Mal pro Minute
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Unter Druck werden Doppelschichten aus Graphen hart wie Diamant.

Auf Knopfdruck hart wie Diamant

Hauchdünne Kohlenstoffschicht aus Graphen zeigt unter Druck verblüffenden Phasenwechsel
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In diesem Zitteraal-Kraftwerk wandern zwischen tausenden Hydrogel-Noppen mit unterschiedlichem Salzgehalt im direkten Kontakt Ionen und erzeugen dabei einen nutzbaren Stromfluss.

Das Zitteraal-Kraftwerk

Bionische Stromquelle ahmt natürliches elektrisches Organ nach und könnte in Zukunft Sensoren oder gar implantierte Herzschrittmacher antreiben
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Schema eines molekularen Kraftmikroskops: Die Bewegungen einer lebenden Zelle verformen künstliche DNA-Stränge wie winzige Federn. Als Ergebnis entsteht eine Art Landkarte der wirkenden Zellkräfte.

Kraftmesser für lebende Zellen

Molekulares Kraftmikroskop eröffnet einen neuen Blick auf die Dynamik biologischer Zellprozesse
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Latte macchiato: Wie sich nach dem Einkippen von Espresso in warme Milch mehrere Schichten ausbilden.

Die Physik des Latte macchiato

Mehrere Espresso-Milch-Schichten formen sich erst nach komplexen Strömungsprozessen aus.
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Bär, Hase, Buchstabe - Komplexe Nanostrukturen formen sich selbstständig aus synthetischen DNA-Strängen

DNA-Origami: Mikrostrukturen bauen sich selbst

Grundlage für günstige Produktion von winzigen Sensoren und photonischen Modulen
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Simulation eines mechanischen Metamaterials aus symmetrisch angeordneten Würfelelementen, das sich unter Druck verdreht.

Neues Metamaterial verdreht sich unter Druck

Ungewöhnliches Verhalten könnte zu neuartigen Prothesen führen
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Die Millennium Bridge in London wurde kurz nach der Fertigstellung von Passanten in starke Schwingungen versetzt.

Wenn Fußgänger Brücken in Schwingung versetzen

Detaillierte Simulationen verfeinern einfaches Resonanz-Modell und soll Architekten den Bau stabilerer Brücken erleichtern
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Tropfen aus verschiedenen Flüssigkeiten zeigen wie Festkörper auf einer Oberfläche einen Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung.

Reibung gleitender Tropfen entschlüsselt

Auch Flüssigkeiten zeigen wie feste Objekte auf einer Oberfläche einen Übergang von Haft- in Gleitreibung
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Schaltbare Geheimtinte aus Perowskit-Nanokristallen fluoresziert unter UV-Licht.

Geheimtinte leuchtet auf Wunsch

Nanokristalle lassen sich zwischen farblosem und fluoreszierendem Zustand hin und her schalten
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 Aus exakt ausgerichteten Grafitschichten in dieser Probe entstehen nach dem Aufprall einen Projektils hexagonale Diamantstrukturen.

Hexagonale Diamanten aus der Schockpresse

Erstmals konnte der schnelle Übergang von Grafit in die sehr seltenen Diamantstrukturen beobachtet werden
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Aus diesem Metallpulver mit zugesetzten Nanopartikeln lassen sich stabile Bauteile beliebiger Geometrie mit 3D-Druckverfahren herstellen.

Stabilere Legierungen aus dem 3D-Drucker

Zusatz von Nanopartikeln verhindert Bildung von Rissen in Aluminiumlegierungen und steigert die Stabilität drastisch
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Dieses flexible Modul kühlt effizient über den elektrokalorischen Effekt spezieller Kunststoffe. Eingesetzt in Sportkleidung könnte es etwa Jogger vor Überhitzung schützen.

Kühlende Gummi-Zunge

Flexibles Modul aus einem elektrokalorischen Kunststoff soll Smartphones und schwitzende Jogger kühlen
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Mikroskopsaufnahme der verdrillten Faser aus Kohlenstoffnanoröhrchen, die über Dehnungen elektrischen Strom erzeugen kann.

Stromfasern als Minikraftwerk

Federleichter Prototyp erzeugt genug Strom für eine Leuchtdiode – Anwendung für Wearables und Wellenkraftwerke
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Prototyp eines schaltbaren Fensters, das sich dank elektrochemischer Reaktionen rasch verdunkeln lässt.

Dunkle Fenster auf Knopfdruck

Schnelle elektrochemische Reaktion verdunkelt einen mehrschichtigen Prototyp binnen einer Minute
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