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Donnerstag, Oktober 19, 2017
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Aktuelles aus der Angewandte Forschung

Elektromobilität, Materialien, Bionik, Medizintechnik, Erneuerbare Energien, Universität, Wissenschaft

Aus den Specials

  • Dach- und Fassadenelemente mit integrierten optoelektronischen Bauelementen

    fraunhofer0317 Das vom BMWI geförderte Verbundprojekt „Flex-G“ unter der Forschungsinitiative „ Energiewende Bauen “ ist kürzlich gestartet. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von Technologien zur Herstellung von transluzenten und transparenten Dach- und Fassadenelementen mit integrierten optoelektronischen Bauelementen. Im Fokus stehen dabei ein schaltbarer Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und die Integration flexibler Solarzellen. Weiterlesen
  • Toolcraft unterstützt Hyperloop 2.0 Projekt der Warr e.V. an der TU München

    toolkraft0317 Die Idee des „Hyperloops“ stammt von Elon Musk, der nicht nur Paypal verwirklicht, sondern auch namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. Jetzt geht der Traum vom schnellen Reisen in die nächste Runde: Dabei sollen Menschen in einer Kapsel mit Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) in einer Vakuumröhre an ihr Ziel Weiterlesen
  • Würth Elektronik und Fela forschen gemeinsam an neuer Technologie

    wuerth0317 Trotz der der positiven Umsatzzuwächse innerhalb der Leiterplattenbranche ist davon auszugehen, dass die Konsolidierung noch nicht abgeschlossen ist. Leiterplattenhersteller müssen sich dem enormen Preisdruck asiatischer Hersteller, den steigenden Herstellungskosten in Europa und dem angespannten globalen Wettbewerbsumfeld stellen. Seit Anfang des Jahres vereint daher Würth Elektronik und Fela eine Entwicklungskooperation zur Weiterlesen
  • Dünnringlager in künstlichem Kniegelenk und E-Bike mit Automatikgetriebe

    rodriguez0217 Dünnringlager von Rodriguez erreichen trotz Miniaturisierung eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Lebensdauer wie normale Wälzlager. So lässt sich mit ihnen die Getriebeeinheit im Kniegelenk eines Exoskelettes ohne komplizierte und platzraubende Hilfskonstruktionen lagern. Zudem kommen sie in einem Fahrrad mit Automatikgetriebe zum Einsatz. Weiterlesen
  • Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien

    TUM0117 Forschungsbericht

    Akkus, deren Kathode aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium besteht, gelten derzeit als die leistungsfähigsten. Doch auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer. Schon beim ersten Zyklus verlieren sie bis zu 10 % ihrer Kapazität. Woran das liegt und was gegen den darauffolgenden schleichenden Kapazitätsverlust unternommen werden kann, Weiterlesen

  • Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

    nanoscribe0117 Forschungsbericht

    Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden und das mit neuester 3D-Druck-Technologie von Nanoscribe realisieren.

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  • Prüfsystem für zukunftsweisende Composites-Forschung

    zwick10416 Im vergangenen Jahrzehnt hat sich die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der TU Chemnitz zu einer der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet des Leichtbaus entwickelt. Um den steigenden Prüfbedarf in immer neuen Anwendungsfeldern für Composites-Materialien decken zu können, hat sich die Professur SLK für ein fortschrittliches Prüfsystem von Zwick Roell Weiterlesen
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TUKL0315Forschungsbericht

Licht absorbierende Schichten spielen in vielen alltäglichen Anwendungen eine Rolle – zum Beispiel in Solarzellen oder Sensoren. Mit ihrer Hilfe wird Licht in elektrischen Strom oder Wärme umgewandelt. Die Schichten fangen das Licht förmlich ein. Obwohl diese Absorberschichten verbreitet eingesetzt werden, verstehen Wissenschaftler noch nicht, welcher Mechanismus das Einfangen von Licht mit der höchsten Effizienz ermöglicht. Forscher haben nun nachgewiesen, dass sehr effiziente Lichtstreuung in ultradünnen rauen Schichten das einfallende Licht so lange einfängt, bis es vollständig absorbiert ist.


Das Team von Physikern der Universität Bielefeld, der Technischen Universität Kaiserslautern und der Universität Würzburg haben ihre Ergebnisse im Magazin Nature Photonics vorgestellt. Die Forschung kann dabei helfen, dünne Absorberschichten noch effizienter zu machen, um so Energie zu sparen.

Ultradüne Schichten

TUKL20315In den Experimenten wurden ultrakurze Lichtimpulse eingesetzt. Wenn solche Impulse glatte, ultradünne Schichten durchdringen, treten sie auf der anderen Seite fast unverändert und kaum abgeschwächt wieder aus. In rauen Schichten hingegen verhindern Unregelmäßigkeiten, dass der Lichtimpuls sich ungehindert im Material ausbreitet. Bei vielen Unregelmäßigkeiten bewegt sich der Lichtimpuls auf einem geschlossenen Pfad und bleibt so lange gefangen, bis das Licht absorbiert ist.

Zwei Effekte haben den Physikern erlaubt, diesen Mechanismus des Lichteinfangs nachzuweisen. Zum Einem wird vom eingefangenen Licht ein winziger Anteil freigelassen. Die zeitliche Entwicklung dieses Lichts zeigt direkt, wie lange es in der Schicht eingefangen war. Ein zweiter Effekt liefert Informationen über die räumliche Lokalisierung des Lichteinfangs und die lokale Energieabsorption. Die Absorption eines ultrakurzen Lichtimpulses regt Elektronen im Absorbermaterial an und heizt diese kurzfristig auf Temperaturen von mehreren 1000 °C auf – vergleichbar zur Temperatur der Sonnenoberfläche. Bei diesen Temperaturen treten Elektronen aus dem Material aus, welche mittels Elektronenmikroskopie mit hoher räumlicher Auflösung nachgewiesen wurden. Die Messungen zeigen, dass das Licht in kleine Bereiche von etwa 1 µm Durchmesser eingefangen und dort auch absorbiert wird. 

Anderson-Lokalisierung

Der zugrundeliegende Effekt dieser so genannten Anderson-Lokalisierung wurde bereits vor mehr als 60 Jahren beschrieben und seitdem mehrmals nachgewiesen. Neu ist, dass der Mechanismus auch für dünne Absorberschichten funktioniert. „Dies eröffnet neue Wege für die Entwicklung hocheffizienter Absorber und kann so beispielsweise dazu beitragen, Dünnschicht-Solarzellen oder Sensoren zu verbessern“, sagt Professor Dr. Walter Pfeiffer von der Universität Bielefeld. Ziel der Forschung sei es, Dünnschichtabsorber effizienter zu machen, so dass sie im Alltag angewendet werden können. Künftig wollen die Forschenden untersuchen, welche Struktur die Schicht aufweisen muss, um Licht perfekt einzufangen, um dann ein universelles Konzept für die effiziente Lichtabsorption durch Anderson-Lokalisierung zu entwickeln.
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