Die Elektrolyse und das Tal des Todes

Von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung

Trotz einer Fülle von Katalysatorenkandidaten für die Wasserstoff- und Sauerstoffentwicklungs- sowie die CO2-Reduktionsreaktion hat bisher fast keiner von ihnen das Stadium der Anwendung erreicht – also das vielzitierte “Tal des Todes” erfolgreich durchquert. “Von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung von Elektrolysetechnologien – oder warum markttaugliche Konzepte von Katalysatoren, Elektroden und Zellen noch Mangelware sind” ist eine Medienmitteilung des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT vom 14.04.2021 überschrieben. weiterlesen…

Steuermechanismus für Zukunftsmaterial Graphen demonstriert

Alles unter Kontrolle

Wie lassen sich große Datenmengen möglichst schnell übertragen oder verarbeiten? Eine Antwort auf diese Frage könnte Graphen sein. Das ultradünne Material ist nur eine Atomlage dick, und die darin enthaltenen Elektronen haben aufgrund von Quanteneffekten sehr besondere Eigenschaften. Es könnte sich deshalb sehr gut eignen, um es für besonders leistungsfähige elektronische Bauelemente zu verwenden. Allerdings fehlte bislang das Wissen, wie sich bestimmte Eigenschaften von Graphen praktisch steuern lassen. Das ändert eine in Science Advances (CC-BY 4.0) publizierte Untersuchung von Wissenschaftlern aus Bielefeld und Dresden. (Grafik: Intensive Terahertz-Pulse (rot) werden in der Graphenschicht zu höheren Frequenzen umgewandelt. Die Effizienz dieses Prozesses lässt sich durch eine Spannung von wenigen Volt steuern – © HZDR, Juniks) weiterlesen…

Überleben im Anthropozän

von Jürgen Renn – MPI für Wissenschaftsgeschichte – mit freundlicher Genehmigung

Der Mensch hat sich die Erde untertan gemacht – und das in einem Ausmaß, das die menschlichen Lebensgrundlagen bedroht. Für den Weg ins Anthropozän, ins Erdzeitalter des Menschen, hat nach Ansicht des Autors die Entwicklung wissenschaftlich-technischen Wissens eine zentrale Rolle gespielt. Wir brauchen jedoch noch mehr Erkenntnisse über die enge Verflechtung zwischen Erde und Mensch, damit wir die Krisen, die wir mit unserem Handeln verursachen, tatsächlich verstehen und bewältigen können. weiterlesen…

BESSY II: Weltweit erstes Video von Raum-Zeit-Kristall

Elektronen-Spinwellen kondensieren zu exotischem Materiezustand – energieeffizientere Informationstechnologien

Forscher auf dem Gebiet der Spintronik versuchen, die Eigenschaften der Elektronenspins von Materialien zu nutzen, um neue, energieeffizientere Informationstechnologien zu entwickeln. Dabei werden Daten oft über Quasiteilchen, so genannte Magnonen, kodiert und übertragen – kollektive Anregungen von Elektronenspins. Jetzt haben Joachim Gräfe vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart, der Adam Mickiewicz University und der Polish Academy of Sciences in Pozna? Magnonen verwendet, um einen neuen Materiezustand zu bilden, der Raum-Zeit-Kristall genannt wird, und sie haben weltweit die erste Aufnahme davon produziert; in den Physical Review Letters stellen sie vor, wie dieser Zustand mit anderen Magnonen wechselwirkt (Bild: Probe mit magnonischem Py-Streifen und koplanarem Wellenleiter – © Nick Träger et.al. ‘Real-Space Observation’, CC © BY-SA 4.0). weiterlesen…

Röntgen-Doppelblitze von 10-21 Sekunden treiben Atomkerne an

Exakte Kontrolle von Kernanregungen eröffnet Wege zu ultrapräzisen Atomuhren und leistungsstarken Kernbatterien

Erstmals (laut Medienmitteilung am 17.02.2020 und einer Publikation in Nature) ist einem Forscherteam des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik mit geeignet geformtem Röntgenlicht die kohärente Kontrolle von Kernanregungen gelungen. In dem am Europäischen Synchrotron ESRF durchgeführten Experiment wurde eine zeitliche Stabilität von wenigen Zeptosekunden erreicht (eine Zeptosekunde ist der billionste Teil einer Milliardstel Sekunde – 10-21 Sekunden). Zukünftige Experimente basierend auf der Kontrolle der Kerndynamik versprechen genauere Zeitstandards und neue Möglichkeiten auf dem Weg zu Kernbatterien. (Grafik: Schema des Expriments – © mpi-hd.mpg.de). weiterlesen…

Die helle Seite der Macht

Mit Laserlicht vom Halbleiter zum Metall

Eine Gruppe von Forschern des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft und der Humboldt-Universität zu Berlin hat herausgefunden, dass sich Halbleiter leichter und schneller als bisher angenommen in Metalle und zurückverwandeln lassen. Diese Entdeckung könnte die Rechenleistung vieler technischer Geräte erhöhen und ihr Design vereinfachen. (Foto: Ultrakurze Lichtblitze verwandeln einen Halbleiter in ein Metall – in nur 0,00000000000002 Sekunden – © Samuel Palato) weiterlesen…

Grüne Energie: Wie Solarzellen leistungsfähiger werden

Wirkungsgrad erhöhen

Wie kann der Anteil grüner Energie in industriellen Prozessen gesteigert werden? Wie kann man etwa den Wirkungsgrad von Solarzellen erhöhen und damit den Weg für höhere Nutzung regenerativer Energie ebnen? Torsten Schwarz aus der Gruppe “Nanoanalytik und Grenzflächen” am Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) , beschäftigt sich zwei Medienmitteilungen (deutschenglisch) zufolge mit der Effizienzsteigerung von Solarzellen. Er untersuchte gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam aus Luxemburg und Portugal die Beziehung zwischen der Oberflächenbehandlung und der Defektkonzentration von Chalkogenid-Halbleitern, die in Solarzellen verwendet werden. Die Defektkonzentration beeinflusst nämlich maßgeblich die Leistungsfähigkeit von Solarzellen. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications und Nano Energy veröffentlicht. weiterlesen…

Verständnis von Bindungen in Frage gestellt

“Diese Untersuchung rührt an die Grundlagen der Chemie”

Chemiker haben eine “kurze starke Wasserstoffbindung” (short strong H-bond, SHB) entdeckt – eine Art Zwitter zwischen zwei schon lange bekannten Formen der atomaren Kopplung. Sie ist einerseits keine lose Wasserstoffbrückenbindung mehr, aber auch noch keine kovalente Molekülbindung. Möglicherweise müssen die üblichen Definitionen chemischer Bindungen überarbeitet werden, schreiben die Forscher um Bogdan Dereka und Andrei Tokmakoff von der University of Chikago am 08.01.2021 in Science. weiterlesen…