Nachrichten zum Thema Materialforschung

Winzige Nanonadeln aus Diamant verbiegen sich unter Druck um bis zu neun Prozent. Diese überraschende Flexibilität könnte so einer neuen Klasse von Sensoren führen.

Flexible Diamanten

Nanonadeln aus dem extrem stabilen kristallinen Material lassen sich biegen wie Gummi
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Aufbau eines pyroelektrischen Minikraftwerks mit einer ferroelektrischen Heterostruktur auf Bleititanat-Basis, das aus Abwärme Strom erzeugt.

Pyroelektrisches Kraftwerk gewinnt Strom aus Abwärme

Prototyp belegt, dass schon ein kleiner Temperaturanstieg genügt, um elektrischen Strom zu erzeugen
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Diese Grafik zeigt die Kristallstruktur des biegsamen, anorganischen Halbleiters Silbersulfid.

Biegsame Halbleiter

Im Unterschied zu allen anderen anorganischen Halbleitern lässt sich Silbersulfid verformen wie ein Metall
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Grafik eines supraleitenden Sandwichs aus zwei Graphenschichten, die um einen „magischen Winkel“ von etwa 1,3 ° zueinander verdreht sind.

Erster Supraleiter aus Kohlenstoff

Zweidimensionale Graphen-Schichten zeigen unkonventionelle Supraleitung – Eignung für Quantencomputer möglich
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Chemisch ausgewaschenes und verkohltes Balsaholz bildet ein extrem leichtes Holzschwamm-Material, dass sogar von den Härchen einer Pusteblume getragen werden kann.

Wie sich Holz zum Schwamm verwandelt

Chemisch behandeltes Balsaholz bildet einen extrem leichten Werkstoff, der sich reversibel zusammenpressen lässt
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An eine Maultasche erinnert dieser mit einer hauchdünnen Plastikfolie umhüllte Öltropfen.

Perfekt verpackte Tropfen

Mit einem neuen Verfahren können Flüssigkeiten sehr schnell mit extrem dünnen Hüllen verkapselt werden
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Ein Stück verdichtetes Holz liegt auf einem noch unbehandelten, dickeren Rohling. In den Bechergläsern befindet sich die heiße Lösung, mit der Lignin und Zellulose aus dem Holz herausgelöst wurde.

Verdichtetes Holz fest wie Stahl

Neues Verfahren steigert Stabilität des natürlichen Baustoffs drastisch. Günstige Alternative zu Stahl und Karbonfaser-Werkstoffen.
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Selbstheilend und hart zugleich: Funktionelle Schicht nach dem Vorbild der menschlichen Haut unter dem Elektronenmikroskop.

Selbstheilend wie Haut, hart wie Zahnschmelz

Vielseitig nutzbares Kompositmaterial imitiert die Schichtstruktur von menschlicher Haut
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Prinzip von sich auf Wunsch verdunkelnden Fenstern, die zugleich Solarstrom erzeugen können.

Fensterscheiben erzeugen Strom

Hauchdünne Kristallschichten verdunkeln das Glas auf Wunsch und verwandeln es zur Solarzelle
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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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