Zusammenspiel von Topologie und Magnetismus

Eine große Zukunft für vielfältige Anwendungen

Andrei Bernevig, Princeton University, USA, Haim Beidenkopf, Weizmann Institute of Science, Israel, und Claudia Felser, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden, stellen einer Medienmitteilung vom 02.03.2022 zufolge in einer Übersichtsarbeit über magnetische topologische Materialien neue theoretische Konzepte vor, die Magnetismus und Topologie miteinander verbinden. Sie identifizieren bisher unbekannte magnetische topologische Materialien und potenzielle möglichen Anwendungen in der Spin- und Quantenelektronik und diskutieren sie als Materialien für effiziente Energieumwandlung. (Grafik: Darstellung der Verknüpfung zwischen Material (= zwei verdrehte Graphenschichten) mit topologischen Eigenschaften, einer im mathematischen Sinne topologischen Fläche (= Möbiusband) und Magnetismus (magnetische Spins) – © MPI CPfSVerwendung bei Nennung der Quelle gestattet) weiterlesen…

Batterie, so groß wie ein Salzkorn

Kleinste Batterie der Welt kann Computer in Staubkorngröße antreiben

Ein Forschungsteam unter Federführung der TU Chemnitz hat unter Beteiligung des IFW Dresden und des Changchun Instituts für Angewandte Chemie am 19.02.2022 eine anwendungsnahe Methode für ein bisher ungelöstes Problem der Mikroelektronik vor – veröffentlicht open access in Advanced Energy Materials.(Bild: Kleinste Batterie der Welt – kleiner als ein Salzkorn – Grafik © bilder.tu-chemnitz.de/IFW Dresden) weiterlesen…

Mechanismen des atomaren Energietransports in der Quantenwelt entschlüsselt

Forscherteam der TU Kaiserslautern

Der Transport von Energie zwischen Atomen und Molekülen ist Grundlage allen Lebens. Er basiert auf zwischenatomaren Kräften, der sogenannte Dipol-Dipol-Wechselwirkung. Der Arbeitsgruppe von Prof. Herwig Ott an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) ist es einer Medienmitteilung vom gelungen, einen solchen Transportmechanismus in einem ungeordneten System nachzubilden.(Foto: Ultrakalte Atomwolke aus Rubidiumatomen, die in diesem Experiment Verwendung finden: Zu sehen ist die Fluoreszenz, die während der Laserkühlung entsteht – © AG Ott, TU Kaiserslautern) weiterlesen…

Innovative Katalysatoren

Ein Überblicksbeitrag

Grüner Wasserstoff benötigt hocheffiziente (Elektro-)Katalysatoren. Auch für die chemische Industrie, die Düngemittelproduktion und andere Wirtschaftszweige sind Katalysatoren unerlässlich. Neben den Übergangsmetallen sind inzwischen eine Vielzahl anderer metallischer oder nichtmetallischer Elemente in den Fokus der Forschung gerückt. In einem Übersichtsartikel geben Experten des CatLab am HZB und der Technischen Universität Berlin einen Überblick über den aktuellen Wissensstand und einen Ausblick auf zukünftige Forschungsfragen. (Grafik: Wasserstoff wird als Brennstoff und chemischer Energiespeicher genutzt – © HZB_Zilian Chen) weiterlesen…

pv magazine: Photovoltaik überholt Wind

PV-Zubau 2021 in Deutschland bei 5263,2 Megawatt brutto

Auch in den kommenden Monaten sinkt die Solarförderung für neue PV-Anlagen um jeweils 1,4 Prozent. Im Dezember sind PV-Anlagen mit insgesamt etwas mehr als 421 MW neu bei der Bundesnetzagentur gemeldet worden. Die PV hat damit „die Windkraft bei der kumuliert installierten Leistung in Deutschland im vergangenen Jahr überholt“, schreibt Sandra Enkhardt am 31.01.2022 im Portal pv magazine. (Grafik: Zubau Photovoltaik Windkraft Biomasse in Deutschland 2021 – © energy-charts.info) weiterlesen…

Durchbruch in der Trägheits-Fusionsforschung

„Der zündende Moment“

„US-Physiker haben einen Meilenstein auf dem Weg zur Nutzung der Kernfusion erreicht: Per Laser entfachten sie eine Fusionsreaktion, die sich weitgehend selbst erhielt“ – das schreibt im Zürcher Tagesanzeiger. Und Manfred Lindinger in der FAZ: „Die künstliche Sonne im Laserlabor“. Eine internationale Forschergruppe am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) unweit von San Francisco habe nun einen großen Fortschritt in der Fusionsforschung erzielt. Stichwort: Brennendes Plasma. weiterlesen…

Elektrolyseure sollen Massenware werden

Bisher noch weitgehend von Hand produziert

Wer Wasserstoff als Energiequelle nutzen will, braucht Elektrolyseure. Doch die sind rar und teuer, weil sie bisher noch weitgehend von Hand gefertigt werden. Damit sie künftig im industriellen Maßstab produziert werden können, entwickelt ein Forschungsteam vom Fraunhofer IPA einer Medienmitteilung vom 19.01.2022 zufolge derzeit eine durchgängig automatisierte Elektrolyseurfabrik. (Foto: H-TEC-Elektrolyseur in Haurup – m. frdl. Genehmigung © H-TEC SYSTEMS GmbH, Fraunhofer IPA) weiterlesen…

Trägersubstanzen beeinflussen katalytische Aktivität

Ausglühen kann Umwandlung von CO2 in Methan verbessern

Die katalytische Hydrierung von Kohlendioxid (CO2) ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode zur Synthese von Methanol, Schlüssel zur Realisierung der „Methanolwirtschaft“. Jüngste Studien haben das Potenzial einer Familie von Metalloxiden zur Katalyse dieser Reaktion aufgezeigt. Die weitere Optimierung ihrer katalytischen Leistung für industrielle Anwendungen blieb jedoch eine große Herausforderung. Dazu kommt: Trägersubstanzen können die katalytische Aktivität, Selektivität und Stabilität von Metallnanopartikeln durch verschiedene Metall-Träger-Wechselwirkungen (MSI) stark beeinflussen oder sogar dominieren. Die zugrundeliegenden Prinzipien sind jedoch noch nicht vollständig geklärt, da die MSI von der Zusammensetzung, Größe und Facette sowohl der Metalle als auch der Träger beeinflusst werden. Anhand von Ru/TiO2 auf Rutil- und Anatas-Trägern (beide Formen des TiO2) als Modellkatalysatoren zeigen Forscher des State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering an der Beijing University of Chemical Technology, dass die Grenzflächenkompatibilität zwischen Metall und Träger die MSI-Modi und die katalytische Leistung bei der CO2-Hydrierung entscheidend beeinflussen kann, und publizieren das in Nature Communications. (Grafiken: Rutil- und Anastase-Bindungen © nature communications, open access) weiterlesen…

Schatzkarte für das Reich der Elektrokatalysatoren

Effiziente Methode, um aussichtsreiche Kandidaten in den unzähligen möglichen Materialien ausfindig zu machen

Die Anzahl der Möglichkeiten erschwert die Suche nach aussichtsreichen Materialien. Ein deutsch-dänisches Team hat dafür eine effiziente Methode entwickelt. In Materialien, die aus fünf oder mehr Elementen zusammengesetzt sind, liegen effiziente Elektrokatalysatoren verborgen, die zum Beispiel für die Erzeugung von grünem Wasserstoff gebraucht werden. Ein Team der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Kopenhagen hat eine effiziente Methode entwickelt, die aussichtsreichen Kandidaten in den unzähligen möglichen Materialien ausfindig zu machen. Dazu kombinierten die Forschenden Experimente und Simulation. Sie berichten in Advanced Energy Materials vom 05.01.2022. weiterlesen…

Katalysatoroberfläche mit atomarer Auflösung analysiert

Oberflächen-Struktur von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht

So detailliert sind Katalysatoroberflächen selten zuvor abgebildet worden. Dabei kann jedes einzelne Atom entscheidend für die katalytische Aktivität sein. Mit atomarer Auflösung hat ein deutsch-chinesisches Forschungsteam die dreidimensionale Struktur der Oberfläche von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht. Diese spielt eine entscheidende Rolle für die Aktivität und Stabilität der Partikel. Die detaillierten Einblicke gelangen mit einer Kombination aus Atomsondentomografie, Spektroskopie und Elektronenmikroskopie. Nanopartikel-Katalysatoren können zum Beispiel bei der Produktion von Wasserstoff für die chemische Industrie zum Einsatz kommen. Um die Leistung künftiger Katalysatoren zu optimieren, ist es unabdingbar, den Einfluss der dreidimensionalen Struktur zu verstehen. (Foto: Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) – © Johannes Schneider – Eig. Werk, commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0) weiterlesen…