:: Physikalsche Kleinigkeiten ::
Ingenieurskunst, Mechanik, Wärmelehre
:: 20.12.04 ::, Permalink
Supercooles Helium
Helium ist in der Kryophysik ("Kältephysik") fast ein Synonym für kalt. Viele Sachen macht man mit flüssigem Helium bei etwa - 269° C kalt. Richtig "superkalt" kann man andere Atome bzw. Ionen aber viel besser machen. Die kleinen, leichten Ionen kalt zu machen ist allerdings gerade interessant, weil man hier grundlegende Effekte der Quantenmechanik besonders gut untersuchen kann.
Physiker aus Düsseldorf haben es geschafft, immerhin 150 Helium-4 Atome auf 20 Milli-Kelvin zu kühlen, d.h. 0,02° C über dem absoluten Nullpunkt. Dazu haben sie erstmal andere Ionen kalt gemacht. Genauer gesagt, haben sie Beryllium-9 mittels Laserkühlung abgekühlt. Dann haben sie mit diesen Ionen das Helium gekühlt. Nun kann man anfangen, Laser-Untersuchungen am Helium-4 Ion zu machen, um die Eigenschaften dieses Systems mit nur einem Elektron "supergenau" zu untersuchen. (arXiv.org:physics/0412053 )
:: 2.12.04 ::, Permalink
Bulmahn katapultiert
Bundesforschungsministerin Edelgard Bulmahn startete am Donnerstag eine neue Katapultanlage im 146 Meter hohen Bremer Fallturm. Die Wissenschaftler schießen dabei eine Experimentierkapsel künftig zunächst nach oben, bevor sie wieder fällt. In den 10 Sekunden, die das Aufsteigen und wieder Herunterfallen dauert, herrscht in der Kapsel Schwerelosigkeit. Zeit genug, um Experimente in Mikrogravitation zu machen.
:: 11.8.04 ::, Permalink
Pedal Hubschrauber update
Die größte Befürchtung der Konstrukteure des kanadischen, mit Muskelkraft angetriebenen Hubschraubers war leider berechtigt. Die Stabilität ihrer Fliegenden Kiste war gestern bei ihrem ersten Startversuch nicht groß genug. Ehe noch die zwei gegenläufig rotierenden Rotoren richtig in Fahrt kamen, berührten sie sich und ein Stück Styropor riß ab. Danach gab es Probleme mit der Kette, so daß der Startversuch abgebrochen werden mußte, ohne daß der Vogel auch nur einen Zentimeter vom Boden abhob. Der nächste Startversuch soll dann in einer Halle stattfinden, um die Stabilität nicht durch störende Winde zu gefährden. Es muß nur eine passende Halle gefunden werde, da der größere der beiden Rotoren einen Durchmesser von schlappen 36 m hat und damit eine größere Spannweite hat als eine Boing 737.
:: 8.8.04 ::, Permalink
Hub-Schraub-Schraub
Ist zwar nicht direkt physikalische Forschung, aber um physikalische Gesetze geht es aber auch. Alle Welt redet von dem Preisgeld für den ersten privat finanzierten Raumflug. Einer Nummer kleiner, aber dennoch ziemlich schwierig, ist die Aufgabe, einen Hubschrauber zu bauen, der alleine mit Muskelkraft eines einzelnen Menschen fliegt. Eine Minute lang drei Meter über den Boden muß das Fluggerät schweben. Der bisherige Rekord waren 20 Sekunden 20 Zentimeter hoch. Übermorgen will ein Team von Studenten der British Columbia University mit ihrem 'Donnervogel' abheben. Als Preisgeld winken $ 20 000. Allerdings hat das Projekt bisher schon ein mehrfaches dieser Summe gekostet. Die größte Angst der Konstrukteure ist, daß der Vogel zu früh auseinanderfällt. Na dann viel Glück! (via: Slashdot: Science )
:: 19.7.04 ::, Permalink
Einsamer Spin
Zum ersten mal ist es gelungen, einen einzelnen Spin zu lokalisieren. In Quarzglas sind fast alle Elektronen paarweise vorhanden. Dazwischen sind einige wenige Elektronen 'alleine'. Forscher von IBM in Almaden, Kalifornien, haben nun mit einer ganz neuen Technik ein Mikroskop gebaut, das feststellen kann, wo diese einzelnen Elektronen sind. Dazu haben sie den Drehimpuls des Elektrons - den Spin - benutzt. Das Mikroskop besteht aus der Verbindung von zwei high-tech Methoden: einmal dem Rasterkraftmikroskop und dann der Magnetresonanztomographie; d.h. einem schwingendem Balken mit einer Spitze an einem Ende und einer Spule, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Wenn der Balken anfängt zu schwingen, weiß man, daß ein Elektron mit seinem Spin unter der Spitze steht. Wieder eine tolle Mikroskopie-Entwicklung bei 'Big Blue'. (Nature 430 (2004) 329)
:: 3.11.03 ::, Permalink
Nano-Gitarre
Den tiefsten Ton des Weltalls hatten wir vor einigen Wochen. Nun kommt der höchste Ton. Jedenfalls haben jetzt Forscher an der Cornell University im Bundesstaat New York die kleinste Gitarre der Welt zum Schwingen gebracht. Die Gitarre besteht aus Silizium und die Saiten sind nur 10 Mikrometer lang. Die Gitarrensaiten klingen 17 Oktaven höher, als eine normale Gitarre und werden mit Laserlicht zum Schwingen gebracht. Allerdings gibt es keine Mikrophone um die Gitarre aufzunehmen. Satt dessen kann man die Saitenschwingungen wiederum mit Licht abtasten.
:: 6.10.03 ::, Permalink
Magnetische Logik - oder Computer ohne Halbleiter
Eine einfache Methode logische Schaltkreise (AND, OR, NAND NOR) mit magnetischen Schichten zu realisieren, haben Wissenschaftler des Berliner Paul-Drude-Instituts vorgeschlagen. Logische Schaltkreise sind das Kernstück jedes Computers. Bisher bestehen diese Schaltkreise aus mehreren Halbleiter-Transitoren. Das Ergebnis der logischen Operationen ist dazu 'flüchtig': es muß Strom fließen, sonst ist die Information weg. Bei den von Reinhold Koch und Mitarbeitern vorgeschlagenen Logikgattern wird die Information dagegen in zwei magnetischen Schichten gespeichert und gleichzeitig prozessiert. Die Steuerung der logischen Operation und das Auslesen des Ergebnisses wird durch drei stromdurchflossene Schichten realisiert - und das alles ohne einen Halbleiter und ohne Transistoren. (Nature 425 (2003) 485)
:: 25.9.03 ::, Permalink
Öl-Wasser-Bildschirm
Physiker von Philips in Eindhoven haben eine neue Art von nicht selbstleuchtenden Bildschirm entwickelt. Er funktioniert mit Öl und Wasser. Winzige, bunte Öl-Tröpfchen können bei diesem neuen Bildschirm zwischen zwei Zuständen hin- und herwechseln: einmal flach und die Unterlage benetzend oder im anderen Fall einen Tropfen bildend, der abperlen will und die weiße Unterlage sichtbar werden läßt. Über den Öltröpfchen liegt noch eine Wasserschicht und das ganze wird durch Spannungen, die an die Unterlage angelegt werden, gesteuert. Der erste Bildschirm ist zwar nur 1 cm2 groß hat aber schon 60 000 Bildpunkte und eine Schaltfrequenz von 100 Hz und kann sich damit schon mit so Fernsehgeräten messen. Gut ist die Entwicklung auch wegen der geringen Dicke und der Möglichlichkeit flexible Unterlagen zu nehmen und damit flexible Bildschirme zu bauen.(Nature 425 (2003) 383)
:: 18.9.03 ::, Permalink
Laser und Antikes
Laser werden in der Materialbearbeitung schon viel eingesetzt. Ein relativ neues Gebiet ist dagegen die Säuberung und Restaurierung von Kulturgütern. Nach den ersten Jahren des Lernens, wie man z.B. ein Kirchenfenster säubert, ohne die natürliche Schutzschicht zu zerstören, zeigen Erfolge aus aller Welt, daß der Laser ein wertvolles Instrument für Restauratoren geworden ist. Anfang der Woche trafen sich hierzu in Münster 250 Wissenschaftler und Restauratoren aus aller Welt, um neue Erkenntnisse bei der Behandlung von Kulturgütern aus Papier, Metall, Eisen oder Stein mit Lasern zu diskutieren.
Stuck-Ornament aus dem 19. Jahrhundert
:: 3.9.03 ::, Permalink
Die Sonne scheint bei Tag und Nacht
In Spanien entsteht das erste kommerzielle Solar-Großkraftwerk Europas. Es wird gebaut von einer Erlanger Firma. Zwei Kraftwerke sollen in der Provinz Granada gebaut werden und zusammen eine Leistung von 100 Megawatt haben. Die Bayern nutzen dabei ihre Parabolrinnen-Technologie, die sich im Praxistest in den USA bereits bewährt hat.
:: 3.9.03 ::, Permalink
Die Sonne scheint bei Tag und Nacht
In Spanien entsteht das erste kommerzielle Solar-Großkraftwerk Europas. Es wird gebaut von einer Erlanger Firma. Zwei Kraftwerke sollen in der Provinz Granada gebaut werden und zusammen eine Leistung von 100 Megawatt haben. Die Bayern nutzen dabei ihre Parabolrinnen-Technologie, die sich im Praxistest in den USA bereits bewährt hat.
:: 25.8.03 ::, Permalink
Neue Elektronik I
Viele Forscher sagen eine große Zukunft für organische Halbleiter voraus. Eine Voraussetzung dafür, ist aber die Konstruktion von Transistoren. Diese bestehen aus drei halbleitenden Schichten - zwei n-leitenden und einer p-leitenden (oder umgekehrt). Einen wesentlichen Schritt weiter bei der Verbesserung von Transistoren aus organischen Halbleitern ist man an der Northwestern University gekommen: dort konnte n-halbleitendes und p-halbleitendes Material aus der gleichen Verbindungsklasse hergestellt werden - einer Kohlenstoff-Schwefelverbindung. (Angew. Chem. 115 (2003) 4030 )
:: 19.8.03 ::, Permalink
Whispering
Einen neuen mechanischen Filter für Mikrophone haben Koreanische Ingenieure entwickelt. Mit ihm kann man in lauten Umgebungen - ohne zu Brüllen - z.B. Handys benutzen. Der Filter verhindert zunächst hauptsächlich, daß der Luftzug, der beim Sprechen entsteht, Störgeräusche erzeugt. Dadurch kann das Mikrophon näher am Mund sein. Mit einer zusätzlich verbesserten Richtcharakteristik ist es dann möglich, leise in lauten Umgebungen ins Mikrophon zu sprechen und trotzdem verständlich zu sein. (J. Acoust. Soc. Am. 114 (2003) 801 )
:: 30.7.03 ::, Permalink
Supraleiter verhindern Klimakatastrophe
Nach Berechnungen finnischer Wissenschaftler könnten Supraleiter helfen, den Kohlendioxidausstoß erheblich zu senken. Immer noch 4 % der in Kraftwerken erzeugten elektrischen Energie geht durch Leitungsverluste verloren. Wenn man statt der normalen Kupferkabel Kabel aus supraleitenden Materialien nehmen würde, gäbe es diese Verluste nicht. Der Haken ist natürlich, daß selbst die sogenannten Hochtempemperatur-Supraleiter (die leider recht spröde sind) auf etwa -200 Grad abgekühlt werden müssen. Aber immerhin, in Kopenhagen gibt es schon ein 30 m langes Supraleitungskabel, daß im Einsatz im Stromnetz ist. (Supercond. Sci. Technol. 16 (2003) 963)
:: 24.5.03 ::, Permalink
Protonenschleuder
Protonen (Wasserstoff-Atomkerne) zu beschleunigen, ist einfach. Man braucht nur Vakuum und eine elektrische Spannung. Es gibt aber einen Haken: um Protonen stark zu beschleunigen, muß man sehr hohe Spannungen haben - und das ist wiederum nicht so einfach. Forscher des Berliner Max-Born-Instituts haben nun mit einem speziellen, aber relativ kleinen, handlichen Laser Protonen auf Geschwindigkeiten beschleunigt, die einer Beschleunigungsspannung von mehr als 1 Million Volt entsprechen. Das ist für eine ganze Reihe von Anwendungen interessant, bei denen Protonenstrahlen benötigt werden, wie z.B. der Plasmaphysik oder der Medizin.(Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 3354)
:: 17.4.2003 ::, Permalink
Altes Salz für neue Bildschirme
Bildschirme zum Zusammenrollen gibt es vielleicht schon bald. Einen Schritt weiter in der Entwicklung von flexiblen Bildschirmen aus organischen Materialien sind Forscher aus Zürich gekommen. Sie haben ein Problem lösen können, das bisher noch sorgen bereitete: die organischen Halbleiter waren nicht sehr stabil und an Luft sowieso nicht. Es zeigte sich, daß ein seit 1828 bekanntes Salz - das platinhaltige Magnus-Salz - als Grundbaustein der Halbleiter geeignet ist. Den Schweizern gelang es, das Salz so zu verändern, daß man daraus nun Feldeffekttransistoren bauen kann, die selbst 12 Stunden in 90°C heißem Wasser aushalten. (Adv. Mater. 15 (2003) 125)
:: 3.4.2003 ::, Permalink
Elastisches Gold
Wenn man normales Metall in die Länge zieht, reißt es meist ziemlich schnell. Normalerweise kein großes Problem, aber es gibt aufregende Entwicklungen in der Elektronik, nicht nur harte Mikrochips oder starre Platinen zu verwenden, sondern die Sensoren, Transistoren und was sonst an Elektronik benötigt wird, aus bzw. auf flexiblen Folien herzustellen. Ganz aktuell z.B. bei organischen LEDs für flexible Displays. Wenn die Elektronik dann hin und herbewegt wird, wie z.B. bei Hautsensoren, braucht man Metalle für Zuleitungen u.Ä., die elastisch wie Gummi sind. Forscher aus Princeton haben nun Gold auf einen in der Mikroelektronik häufig verwendeten Kunststoff aufgebracht und überraschenderweise festgestellt, daß das Gold sich nicht nur zusammenstauchen, sondern auch in die Länge ziehen ließ, ohne daß es reißt. Warum das so ist, wissen sie allerdings (noch) nicht. (Lacour et al., Appl. Phys. Lett., im Druck)
:: 14.4.2003 ::, Permalink
Holland gewinnt Fußballmeisterschaft
Amsterdamer Team verteidigt Titel im Roboterfußball. Das niederländische Philips-Team aus Amsterdam hat am Sonntag beim Roboterfußball-Turnier in Paderborn zum zweiten Mal die RoboCup German Open gewonnen. Na, vielleicht klappt es mit den Robostürmern für die Holländer dann bei der nächsten Qualifikation für die Weltmeisterschaft der humanoiden Fußballer.
:: 25.3.2003 ::, Permalink
Durchsichtiger Transistor
Normale Transistoren sind nicht durchsichtig (das Gehäuse sowieso nicht und das Silizium, aus dem der Transistor besteht auch nicht). Nun haben Ingenieure aus Oregon aus Zinkoxid einen durchsichtigen Transistor gebaut. Und wozu brauch man durchsichtige Transistoren? Viel ist den Erfindern für diese unsichtbare Elektronik auch nicht eingefallen; am ehesten könnte man sie bei Flachbildschirmen. Oder um elektronische Schaltungen auf Glasscheiben zu machen - Andererseits ist bei vielen wichtigen Erfindungen erst nicht klar gewesen, wozu sie gut sind. (Appl.Phys. Lett. 82 (2003) 733-735)
:: 31.01.2003 ::, Permalink
Tropfenlinse mit variabler Brennweite
Eine Wassertropfen, in dem Kaliumsulfat zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit gelöst ist, wurde von Forschern an den Bell Laboratories benutzt um eine optische Linse mit einer variablen Brennweite zu bauen. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung konnten sie die Brennweite des Mikrolinse um fast 20% erhöhen. (Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 316)
:: 10.12.2002 ::, Permalink
Den kleinsten Transitor der Welt haben jetzt Forscher bei IBM inNew Yorck gebaut. Er ist nur 6 nm lang (1 nm = 1 millionstel mm) und bestehtaus Silizium. Zwei Siliziumatome sind in den Siliziumkristallen aber schon0.235 nm entfernt, das sind also nur 25 solcher Atomabstände!
:: 06.01.2003 ::, Permalink
Neue LED: Strom nach rechts --> rot, Strom nach links --> grün
Niederländische Forscher haben eine Leuchtdiode aus einem Polymer mit zugesetzten Ruthenium-Komplexen gebaut, die bei Stromfluß in einer Richtung rot leuchtet und bei Stromfluß in der anderen Richtung grün. (Nature 421 (2003) 54)
:: 05.12.2002 ::, Permalink
Ein sich selbst stimmendes Klavier hat ein Klavier spielender Ingenieur aus Kansas City, Missouri entwickelt.Jede Saite wird durch eine kleine Spule zum Schwingen angeregt und dieseSchwingung mit einer andereren Spule aufgenommen (wie bei der Gitarre). Dann wird durch Aufheizen der Saiten die Spannung (netter link aus "Jugend forscht")reduziert und die Saite so gestimmt. Das Klavier verbraucht dann aber, umgestimmt zu bleiben, 500- 600 W elektrische Leistung.
:: 26.11.2002 ::, Permalink
Atomuhren sind ja nun wahnsinnig genau, manchmal aber mittlerweile schon zu ungenau. Also: neue Atomuhren. Die 'alten' liefen mit Cäsium. Ein Mikrowellen-Resonatorwird dann so abgestimmt, dass die in ihm schwingenden Mikrowellen in Resonanzmit den Schwingungen der Cäsiumatome gelangen - und dann werden die Schwingungender Mikrowelle gezählt: 1, 2, 3, 4, ...bis man bei einer Sekunde ist. Genauer wäre es, wenn man statt Mikrowellennormales Licht z.B. von einem Laser benutzen könnte. Und das ist jetzt Physikern in der Physikalisch Technischen Bundeanstalt in Braunschweig gelungen: Mit Calziumatomen in einer magneto-optischen Falle bei 10 mikro Kelvin (10 millionstel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt).
:: 14.11.2002 ::, Permalink
Flüssigkristallanzeigen sind mittlerweile überall zu finden (z.B. im TFT-Bildschirm, [Thin-Film-Transistor]). Erfunden wurden sie von Martin Schadt und Wolfgang Helfrich. Letzterer war bis vor kurzen Professor an der FU in Berlin. Nun ist japanischen Wissenschaftlern gelungen LCD (Liquid Crystal Device) Elemente zu bauen, die nicht nur zwei sonderndrei verschiedene Zustände haben (statt bloß hell/dunkel) und vor allem stabilsind. D.h. nach Abschalten dert Spannung bleibt das Bild einer Anzeige, dieaus solchen Elementen bestehen würde, erhalten.
:: 7.11.2002 ::, Permalink
Galiumarsenid (GaAs) ist bekannt als Halbleitermaterial für optoelektronische Anwendungen, weil Silizium hier nicht so doll funktioniert. Nun hat eine italienische Firma die Lichtausbeute von Silizium um das hunderfache erhöhen können, das damit zu GaAs in Konkurenz treten kann.
