Schermbecker Forum

Optischer Transistor: Ein Photon reicht
Neuartiges Bauteil für die Optoelektronik schaltet bis zu 1.000-mal schneller
Licht statt Elektronen: Forscher haben einen optischen Transistor entwickelt, der schon auf ein einzelnes Photon reagiert – in weniger als einer Pikosekunde. Das neue Bauteil kann dadurch bis zu 1.000-mal schneller schalten als gängige Transistoren und benötigt dafür weniger Energie, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“ berichten. Sie sehen in diesem Ein-Photon-Switch eine wertvolle Ergänzung für zukünftige rein photonische Datenverarbeitung und Kommunikation

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Neuartiges Glas: Metallorganische Gerüstverbindungen (MOF) haben wegen ihrer porösen Käfigstruktur vielfältige Anwendungen, unter anderem als CO2-Filter und Sensoren. Doch sie in die gewünschte Form zu bringen ist schwierig, weil sie meist nur als Pulver vorliegen. Jetzt ist es Forschern gelungen, eigentlich unschmelzbare MOFs zu schmelzen und so in ein poröses, aber beliebig formbares Glas zu verwandeln. Das eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten.

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Verblüffend simpel: Forscher haben winzige Vehikel konstruiert, die allein durch Licht angetrieben und gelenkt werden – und sogar Lasten transportieren können. Die wenige Mikrometer großen Plättchen tragen dafür eine Metastruktur auf ihrer Oberfläche, die das Licht je nach Polarisation unterschiedlich bricht. Das bewegt die „Metavehikel“ in die gewünschte Richtung und könnte vielfältige Anwendungen im Mikrotransport ermöglichen, so das Team im Fachmagazin „Nature Nanotechnology“.

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Neue Methode könnte neue Anwendungen der exotischen Materialien ermöglichen
Aus einem Guss: Bisher ließen sich Quasikristalle nur in winzig oder als Polykristalle mit zahlreichen Defekten erzeugen. Doch jetzt haben Forscher einen Weg gefunden, um auch größere Quasikristalle ohne Defekte herzustellen. Dabei verschmelzen in einer langsam abkühlenden Metalllegierung winzige Quasikristallstäbchen so miteinander, dass ihre Struktur ohne Korngrenzen ineinander übergeht. Dies könnte neue Anwendungen für die exotischen Materialien eröffnen.

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Ultradünnes Material erlaubt schnelle und maßgeschneiderte Polarisation
Nützlich für Telekomunikation und Displays: Eine nur drei Atomlagen dünne Schicht schwarzen Phosphors erweist sich als schneller und gut kontrollierbarer Manipulator von Licht. Denn die Lichtpolarisation durch das wie ein Cordstoff geriffelte Halbleiter-Material kann elektronisch gesteuert werden, wie ein Experiment belegt. Weil das Material Millionen Mal schneller reagiert als ein LCD-Display und 20-fach kleinere Pixel erlaubt, eröffnet dies neue Möglichkeiten für Bildschirme, aber auch die optische Telekommunikation

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Neuer Materiezustand im Supraleiter
Verbund aus vier Elektronen erzeugt zuvor unbekannten Aggregatzustand
Überraschende Entdeckung: In einem Supraleiter haben Physiker einen zuvor unbekannten Materiezustand entdeckt. Dabei entstanden Cluster aus jeweils vier gemeinsam agierenden Elektronen – normalerweise bilden sich beim Übergang zur Supraleitung nur Elektronenpaare.

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Erste direkte Abbildung des "Sigma-Lochs" einer Halogen-Brückenbindung
Unsichtbares sichtbar gemacht: Forscher haben erstmals die Struktur der sogenannten Halogenbindung sichtbar gemacht – einer Brückenbindung zwischen zwei elektronegativen Atomen, die sich eigentlich abstoßen müssten. Diese Bindung wird nur möglich, weil das Halogenatom eine ungleiche Elektronenverteilung entwickelt. Genau dieses „Sigma-Loch“ haben die Wissenschaftler nun erstmals direkt sichtbar gemacht und so die Theorie nach fast 50 Jahren bestätigt.

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Ultraporöses Aerographen erzeugt elektrisch kontrollierbare Druckluftschübe
Nur 450 Gramm reichen aus, um einen Elefanten anzuheben: Forscher haben einen Schaum aus Graphen konstruiert, der extrem stabil ist – und starke Druckluft erzeugen kann. Möglich wird dies, weil das Geflecht aus Graphen-Röhrchen sich bei Stromzufuhr erhitzt und die in ihm enthaltene Luft explosionsartig ausdehnt. Der so erzeugte Überdruck lässt sich nutzen, um beispielsweise ultraleichte elektrische Druckluftpumpen und andere pneumatische Anwendungen ohne aufwändige Kompressortechnik zu konstruieren.

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Von eintönig bis schillernd: Günstige, umweltfreundliche Materialien lassen sich in leuchtende 2-D- oder 3-D-Formen verwandeln. Glimmer macht's möglich.

Spektrum

Vielversprechende Entwicklung: Forschern haben ein Perowskit-Material identifiziert, das auch intensiver Beleuchtung und Hitze standhält. In einer Solarzelle verbaut, behielt es im Test auch nach 1.450 Betriebsstunden rund 99 seines Wirkungsgrads. In der Praxis könnten Solarzellen aus diesem Perowskit sogar 20.000 Stunden halten, wie die Wissenschaftler berichten. Das könnte dünnere und leistungsfähigere Photovoltaik-Anlagen ermöglichen.

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