:: Physikalsche Kleinigkeiten ::
Materialwissenschaft, Mechanik, Wärmelehre
:: 10.12.04 ::, Permalink
Verrücktes Wasser
Wasser ist doch immer noch für eine Überraschung gut. Wenn man an eine nicht-magnetische Flüssigkeit ein Magnetfeld anlegt, sollte das die Eigenschaften der Flüssigkeiten eigentlich nicht ändern. Bei Wasser ist das anders. Hier haben japanische Forscher nun herausgefunden, daß ein starkes Magnetfeld die Schmelztemperatur erhöht. Allerdings nur um ein paar tausendstel Grad. Warum das allerdings so ist, weiß man noch nicht. Der nächste Schritt ist erst mal, bei anderen Flüssigkeiten noch einmal genau hinzusehen, ob sich ein ähnliches Verhalten finden läßt. (J. Appl. Phys. 96 (2004) 6127)
:: 25.8.04 ::, Permalink
Lochfraß erklärt
Edelstahl gilt als Rostfrei. Allerdings rostet auch Edelstahl manchmal und leider nicht immer vorhersehbar. Wenn Edelstahl rostet, dann meist auch gleich richtig. Es war schon bekannt, daß der Lochfraß in winzig kleinen Punkten anfängt und sich dann schnell ausbreitet. Nun haben Forscher des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft und der Universität Virginia ein neues optisches Mikroskopieverfahren entwickelt, um Filme von der Korrosion von Edelstahl aufzunehmen. Diese Filme haben sie mit Modellrechnungen verglichen und damit herausgefunden, daß der Lochfraß durch eine autokatalytische Reaktion entsteht. D.h. kleine Rostpunkte, die sonst vielleicht von selbst wieder verschwinden, erzeugen in ihrer Umgebung weitere Rostpunkte, die selber wieder Rostpunkte hervorrufen. So breitet sich der Rost Epidemie-artig - buchstäblich in Sekundenschnelle aus, wenn in der Umgebung des Stahl sich die korrodierenden Verhältnisse nur wenig ändern.
Durch die Möglichkeit Filme vom Rosten zu machen und zudem zu verstehen was passiert, kann nun in der Materialwissenschaft viel gezielter nach Möglichkeiten gesucht werden, Stähle noch resistenter gegen Rost zu machen. (Science 305 (2004) 1133)
:: 23.8.04 ::, Permalink
Slartibartfasts Geheimnis gelüftet
Es ist schon recht lange bekannt, daß Felsenküsten oft eine fraktale Struktur haben. D.h. vom Satelliten aus gesehen sieht eine Küstenlinie genauso aus, wie aus dem Propellerflugzeug. Warum das so ist, war bisher nicht klar. Französische und italienische Physiker haben nun mit einem einfachen Modell herausgefunden, daß das Wechselspiel zwischen zerklüfteten Küsten und der erodierenden Kraft der Meereswellen ausreicht, eine fraktale Küstenlinie zu erzeugen. Der Trick ist, daß eine Welle anfängt die Küste anzubohren. Die nächste Welle kommt in der entstandenen Bucht nur geschwächt an und bricht eine neue kleinere Bucht in die alte Bucht. In diese zweite Bucht kommt dann die nächste Welle noch schwächer an und bricht eine noch kleinere dritte Bucht rein,...( Sapoval et al., Phys. Rev. Lett., im Druck)
:: 27.7.04 ::, Permalink
Physik in einer Eierschale
Wie explodiert eine Rakete? Dieser Frage sind Forscher aus Stuttgart und Ungarn nachgegangen. Allerdings haben sie keine Tanks kaputt gemacht, sondern haben das an einem einfachen Modell untersucht. An ausgeblasenen Hühnereiern (kein Witz!). Sie haben die ausgeblasenen Eier sauber gemacht, in die Mikrowelle zum trocknen gelegt und dann mit Wasserstoff gefüllt. Das so präparierte Ei haben sie in eine Plastiktüte getan und angezündet (AVI 2.2 MB ). Die Krümel haben sie dann gezählt und ausgemessen, wie groß sie sind. Das physikalisch interessante Ergebnis ist aber, daß die Art der Größenverteilung unabhängig davon ist, wie die Eier kaputt gemacht werden. D.h. wie groß die Energie der Explosion war, wie groß das Ei war oder auch, ob es schlicht an die Wand geworfen wurde (AVI 10.5 MB). Und damit ist dieses universelle Gesetz auch übertragbar auf andere Systeme - eben z.B. auf explodierende Raketen. (Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 035504 )
:: 28.6.04 ::, Permalink
Glasharter Stahl
Amerikanischen Metallurgen ist es gelungen, einen amorphen Stahlklumpen herzustellen. Normaler Stahl besteht aus vielen kleinen Kristallen. Durch die Beimischungen und durch richtiges Abkühlen des heißen Stahls kann ein Kristallgefüge erzeugt werden (Martensit), das besonders hart ist. Amorphe Materialien bestehen nicht aus Kristallen. Die Atome sind im wesentlich ungeordnet. Glas ist das typische Beispiel. Der neue amorphe Stahl zeigte eine mehr als doppelt so große Härte, wie normaler Stahl. Nur durchsichtig ist der neue Stahl natürlich nicht.(Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 245503)
:: 15.10.03 ::, Permalink
Heiss oder kalt? Egal.
Amerikanische Wissenschaftler haben ein Material entwickelt, das sich bei Erwärmung weder ausdehnt noch zusammenzieht. Das Material ist eine Legierung aus Ytterbium, Gallium and Germanium. Diese Legierung ist das erste elektrisch leitfähige Material, daß diese Eigenschaft zeigt (Invar zeigt sie auch, aber nicht so gut). Warum es keine Volumenänderung zeigt, ist allerdings nicht ganz klar. Es könnte zum Beispiel eine Umverteilung der Elektronen die Ursache sein: Elektronen vom Gallium, die bei hohen Temperaturen überall und nirgends sind, sind bei tiefen Temperaturen häufiger beim Ytterbium zu finden. Durch ein Zusammenspiel dieser Veränderung in der Elektronenstruktur, der speziellen Kristallstruktur und den ungeordneten Kriställchen im Material, bleibt am Ende das Volumen des Materials gleich. (Nature 425 (2003) 702)
:: 26.8.03 ::, Permalink
Neue Elektronik II
Ein anderes vielversprechendes, neues Material für Transistoren sind Kohlenstoff-Nanoröhren -winzige Röhren, deren Wand nur aus einer Atomlage Kohlenstoff besteht. In Stanford ist es gelungen, gerade bei diesem neuen Material ein grundsätzliches Problem bei der Verwendung von Halbleitern aufzulösen. Ein Strom, der durch einen Halbleiter fließen soll, muß beim Übertritt aus einem Metalldraht in den Halbleiter die sogenannte Schottky-Barriere überwinden. Diese begrenzt den Stromfluß. Die Forscher aus Stanford haben nun Palladium-Drähte an ihre Nanoröhren kontaktiert und überraschenderweise festgestellt, daß die Schottky-Barriere damit zum Verschwinden gebracht werden kann. Warum das so ist, ist noch nicht klar. (Nature 424 (2003) 654)
:: 15.5.03 ::, Permalink
Silizium leuchtet
In der Festkörperphysik-Grundvorlesung lernt man, daß reines Silizium schlecht leuchtet. Wenn man das aber ausprobiert, stellt man bei geeigneter Oberflächenbehandlung (so daß das Licht auch aus dem Silizium rauskommt) fest, das reines Silizium sehr wohl recht gut leuchtet. Daraus ergeben sich natürlich gleich viele Anwendungen in der Optoelektronik.(Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 2996)
:: 21.3.2003 ::, Permalink
Atome beim Schwingen zusehen
Atome beim Schwingen zuzusehen ist gar nicht so einfach. Zwar kann man Atome mittlerweile mit vielen Methoden 'sehen', aber die sind nicht schnell genug, um die Schwingung direkt zu beobachten. Schnell genug wären Laserblitze mit einer Dauer von Femtosekunden (10-15 s), die heutzutage auch gut zu erzeugen sind, nur das Licht kann Atome nicht sichtbar machen. In Essen ist es nun gelungen das Problem zu lösen: mit einem Femtosekunden-Laserpuls wird ein Röntgenstrahlen-puls erzeugt. Damit konnte die essener Forscher in Zusammenarbeit mit Forschern aus Jena, Hannover und Berkeley die Bewegung der Atome beim Schmelzen eines Wismut-Kristalls beobachten. (Nature 422 (2003) 287)
:: 27.2.2003 ::, Permalink
Marmor Stein und Eisen bricht
Wenn Glas zerbricht entstehen eher glatte Oberflächen. Wenn Metalle bzw. Legierungen brechen sehen die Oberflächen ziemlich zerklüftet aus. Oberflächlich betrachtet ist der Bruchvorgang also anscheinend ein völlig anderer. Nun haben französische Forscher mit einem Atomkraftmikroskop das Brechen von Glas auf der Nanometerskala untersucht. Ergebnis: Glas bricht genauso wie Metall. Allerdings ist die 'Zerklüftung' auf der Nanometerskala. ( Phys. Rev. Lett. 90 (2002) 075504 )
:: 05.03.2003 ::, Permalink
Geschüttelt, nicht gerührt
Amerikanische und russische Forscher haben eine neue Methode entwickelt, winzige Bronze-Kuuml;gelchen dazu zu bringen, sich selbst in regelmäßigen Mustern anzuordnen. Die Kügelchen befinden sich dazu in einer Flüssigkeit zwischen zwei Platten,an die eine Hochspannung angelegt ist. Durch die Hochspannnung fliegen dieKügelchen immer zwischen den Platten hin und her (genau so, wie es hier ineinem Demonstrationsexperiment). Hier finden sich viele tolle Movies der Experimente. Interessant wird diese Entwicklung dadurch, daß man das mit immer kleineren Teilchen ("Nano") machen kann. (Sapozhnikov et al., Phys. Rev. Lett., in print)
:: 27.02.2003 ::, Permalink
Marmor Stein und Eisen bricht
Wenn Glas zerbricht entstehen eher glatte Oberflächen. Wenn Metalle bzw. Legierungen brechen sehen die Oberflächen ziemlich zerklüftet aus. Oberflächlich betrachtet ist der Bruchvorgang also anscheinend ein völlig anderer. Nun haben französische Forscher mit einem Atomkraftmikroskop das Brechen von Glas auf der Nanometerskala untersucht. Ergebnis: Glas bricht genauso wie Metall. Allerdings ist die 'Zerklüftung' auf der Nanometerskala. ( Phys. Rev. Lett. 90 (2002) 075504 )
:: 20.02.2003 ::, Permalink
Monstermagnet bei ebay
Was man nicht alles bei ebay kriegt. Permanentmagnete aus einer NdFeB Legierung: NdFeB Magnet, MONSTER 2" X 2" X 1/2" thick BLOCK.
:: 10.02.2003 ::, Permalink
Schwarzer als schwarz?
Forscher des National Physical Laboratory in Großbrittanien haben eine Methode entwickelt, Oberflächen so zu schwärzen, daß weniger als 3,5 Promille des auftreffenden Lichtes reflektiert wird. Das ist 10 - 20 mal weniger als herkömmliche schwarze Farbe reflektiert. (J. Mater. Chem. 12 (2002) 2749)
:: 04.02.2003 ::, Permalink
Rekord für Permanentmagnete
Japanische Forscher haben einen Permanentmagneten mit einem Magnetfeld von 17 Tesla hergestellt. Der Permamentmagnet besteht aus dem Hochtemperatursupraleiter YBCO und muss auf 29 K gekühlt werden. Bisher wurde das Magnetfeld, das von dem Supraleiter eingefangenen werden kann, durch die mechanische Stabilität begrenzt.Durch das Auffüllen der Löcher, Risse und Poren in dem sonst spröden Supraleitermit einem Kunstharz wurde die Stabilität so erhöht, daß derzeit nur die Höhedes Magnetfeldes, das zum Magnetisieren benötigt wird, die Grenze darstellt.(Nature 421 (2003) 517)
:: 30.10.2002 ::, Permalink
Immer wieder erstaunlich: Eis ist ja nun wirklich altbekannt, das Phasendiagramm von Eis (welche verschiedenen Erscheinungsformen unter welchen Bedingungen es gibt) wird immer komplizierter.
Phase diagram of ice (taken from the Webpage of John Finney (University College London))
:: 30.09.2002 ::, Permalink
Meldung über Kristallzucht sind ja selten in den Nachrichten. Wenn es alledings um Diamanten geht!
:: 23.10.2002 ::, Permalink
Zur Einkristallzucht noch ein Stein den die Natur gewachsen hat:
Vanadinit (Pb5(VO4)3Cl).
:: 21.10.2002 ::, Permalink
Ah,-- wieder was neues aus der Einkristallzucht. Bei Bestrahlung einer gesättigten Lösung von Glycin wird je nach Lichtart (zirkular oder linear polarisiert) eine andere Phase des Stoffes erzeugt. Wieder ein weiteres Geheimrezept der 'Schwarzen Kunst' der Kristallzucht.
:: 25.11.2002 ::, Permalink
Eine schöne Wortschöpfung: Metamaterialien- Materialien, die aus Materialien bestehen. Gemeint sind Strukturen, diez.B. aus Drahtgittern bestehen, "von weitem" aussehen wie homogene (normale)Materie und Eigenschaften haben, wie sie normale Materialien nicht haben.Aktuell wurde ein solches von französischen Forschern Metamaterial aus Kupferdrähten hergestellt, dass ein Brechungsindex fürMikrowellen nahe null (!) hat und damit als Material für eine Mikrowellenquellesehr geeignet ist, die nur senkrecht zur Gitterfläche strahlt. Wenn das fürLicht auch möglich wäre, wäre das natürlich sehr schön, aber dass ist nochZukunftsmusik. Auf der anderen Seite hat die vergleichende Untersuchung von optischen Effekten mit Mikrowellenstrahlung lange Tradition.
:: 12.12.2002 ::, Permalink
Diamanten in Rohöl? Na, nicht ganz, aber einige wenige Kohlenstoffatome, die die Kristallstruktur von Diamanthaben und mit Wasserstoffen am Rand des Kriställchens versehen sind, sindim Rohöl vorhanden. Die kleinsten solcher Moleküle (sogenannte Adamanten) hat man schon früher in Rohöl gefunden. Jetzt hat man aber in Öl aus dem Golf von Mexiko größere Diamandoide (Polymantane) gefunden. (J. E. Dahl et al., Science, im Druck)
:: 26.09.2002 ::, Permalink
Da glaubt man, dass bei altbekannten Materialien wie LiNbO3 keine grundlegenden neuen Effekte aufterten können und dann das:EineArbeitsgruppe Gruppe der University of Mississippi hat in einen Kristallvon LiNbO3 einen Ultraschallpuls gestrahlt, der, so wie es sich gehört, einepaarmal im Kristall hin und her läuft und dann weg ist --- und ---- plötzlichist er wieder da! Allerdings schon nach ein paar zig Mikrosekunden. Warum das so ist weiss bisher niemand, aber es scheint mit den speziellen elektrischen Eigenschaften von LiNbO3 zusammenzuhängen (Ferroelektrikum).
:: 11.12.2002 ::, Permalink
Wenn ein Körper schnell durch ein Gas oder durch eine Flüssigleit bewegt wird,ist die Reibungskraft proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit (und zumcw-Wert des Körpers, Newton-Reibung). Nun sind aber die meisten Körper nicht starr, d.h. sie verformen sich wenn die Reibungskraft größer wird. Damit ändert sich aber die Reibungskraft... Diese verwickelte Problem haben nun Mathematiker und Physiker von der New Yorck University zum Teil gelöst. Sie haben herausgefunden, daß die Art der Verformung einer Glasfaser in einer Strömung sich nicht ändert, nur die Stärke der Verformung ändert sich.
(Nature 429 (2002) 479)
:: 15.11.2002 ::, Permalink
Ist Kohle magnetisch? Jedenfalls hat eine irische Arbeitsgruppe am Trinity College in Dublin in einem Meteoriten aus der Teufelsschlucht in Arizona gefunden, dass der darin enthaltenen Kohlenstoff schwach magnetisch ist. Hmmm... allerdings ist das ein Eisenmeteorit....Naja, wenn der Kohlenstoff tatsächlich durch das Eisen "magnetisiert" wirdist die Frage: warum? Also, wenn es stimmt: sehr interessant.
Allerdings hat man in Kohlenstoff noch andere komische Sachen gefunden:
Die Fullerene
Die Nanonöhren
Aber auch in Graphit mit nicht näher untersuchten Einlagerungen von Schwefel Supraleitung (
)und Supraleitung mit Ferromagnetismus (Phil. Mag. B). Die letzteren beiden Sachen müssen aber noch vernünftig untersucht werden.
Sowas kann man kaufen.
:: 25.09.2002 ::, Permalink
Was ist das Lindemann criterion? Hier stets mit einem Ausblick wie es in zwei Dimensionen mit dem Schmelzen steht.