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Strom verhält sich wie Wasser

20.11.2022

Forscher des Massachusetts Institute of Technology haben erstmals „elektronische Whirlpools“ beobachtet. Wenn Strom als Flüssigkeit fließt, tritt ein seltsames Verhalten auf, das die Elektronik effizienter machen kann. Wie Wasser besteht auch Elektrizität aus diskreten Teilchen, also würden Sie erwarten, dass beide auf die gleiche Weise fließen. Aber während Wassermoleküle groß genug sind, um sich gegenseitig zu stoßen und zusammenzufließen, sind Elektronen viel kleiner, was bedeutet, dass sie stärker von ihrer Umgebung beeinflusst werden als einander.

Es war jedoch vorgesehen, dass unter idealen Bedingungen – bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt und in reinen, fehlerfreien Materialien – Quanteneffekte die Kontrolle über ihre Bewegung übernehmen und es ihnen ermöglichen sollten, in Form einer E-Flüssigkeit mit der Viskosität von zu fließen Honig. Wenn Wissenschaftler dies nutzen könnten, könnten effizientere elektronische Geräte entstehen, bei denen Strom mit weniger Widerstand fließt.

In einer neuen Studie beobachtete das MIT-Team deutliche Anzeichen von E-Liquid – Whirlpools. Dies sind übliche Muster in Flüssigkeitsströmungen, aber etwas, das Elektronen normalerweise nicht erzeugen können und daher noch nie zuvor beobachtet wurden. Forscher haben elektronische Whirlpools in Wolframditellurid-Kristallen bemerkt.

Das Team ätzte einen schmalen Kanal mit einer kreisförmigen Kammer auf beiden Seiten, ließ dann einen Strom durch ihn laufen und maß den Elektronenfluss. In Standardmaterialien wie Gold bewegen sich die Elektronen immer in die gleiche allgemeine Richtung, selbst wenn sie sich in die Kammern ausbreiten und dann zum zentralen Kanal zurückkehren. Aber in Wolframdilurid wirbelten Elektronen durch kreisförmige Kammern, änderten die Richtung und erzeugten Strudel.

„Theoretisch sind elektronische Wirbel vorhersagbar, aber es gab keine direkten Beweise, und sehen heißt glauben“, sagte Levitov. "Jetzt haben wir es gesehen, und es ist ein klares Zeichen dafür, dass wir uns in einem neuen Regime befinden, in dem sich die Elektronen wie eine Flüssigkeit verhalten, nicht wie einzelne Teilchen." Das Team sagt, dass die Bestätigung langjähriger Vorhersagen Wissenschaftlern helfen könnte, effizientere Elektronik zu entwickeln.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Energiesparende solarbetriebene Kleidung 20.12.2023

Angesichts der steigenden Temperaturen auf dem Planeten und der Herausforderungen für die Umwelt stehen die Menschen nicht nur vor der Notwendigkeit, sich an ein sich änderndes Klima anzupassen, sondern auch die biologische Sicherheit bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten. Ein innovativer Ansatz ist die Schaffung solarbetriebener intelligenter Kleidung, die laut Wissenschaftlern als persönliche Klimaanlage (oder bei Bedarf Heizung) fungieren kann.

Innovative Technologien im Bereich energiesparender Kleidung, die Sonnenkollektoren zur Thermoregulierung nutzen, eröffnen neue Perspektiven für Komfort in einem sich verändernden Klima. Von Wissenschaftlern entwickelte Systeme, die die Körpertemperatur mithilfe von Sonnenenergie regulieren können, bieten eine wirksame und bequeme Möglichkeit, die biologische Sicherheit bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten. Eine weitere Entwicklung und Industrialisierung solcher Technologien könnte sie einem breiteren Verbraucherkreis zugänglich machen, die Abhängigkeit von traditionellen Methoden zur Temperaturkontrolle verringern und die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel fördern.

Um den Komfort und die Sicherheit des menschlichen Körpers zu gewährleisten, ist es wichtig, ein bestimmtes Temperaturregime einzuhalten. Angesichts der steigenden Temperaturen auf dem Planeten und der kalten Regionen an den Polen ist es jedoch unerlässlich geworden, Kleidung herzustellen, die die Temperatur regulieren kann. Wissenschaftler haben ein innovatives Thermoregulierungssystem für Kleidung entwickelt, das ein organisches Photovoltaikmodul und bidirektionale elektrokalorische Geräte kombiniert, um für Kühlung oder Heizung zu sorgen.

Beide Komponenten sind nicht nur flexibel und für den Einsatz in Kleidung geeignet, sondern werden auch durch Sonnenlicht betrieben, sodass keine externen Stromquellen erforderlich sind. Die entwickelte Kleidung ist darauf ausgelegt, die thermische Komfortzone von 22° – 28°C auf 12,5° – 37,6°C zu erweitern.

Die Effizienz des Geräts reicht aus, um nach 24 Stunden Ladezeit im Sonnenlicht 12 Stunden Betrieb zu ermöglichen. Darüber hinaus verfügt es über einen einfachen Aufbau, ein kompaktes Design und kann in bestehende Kleidung integriert werden.

Vielleicht wird die Zukunft universelle Thermoregulierungstechnologien bringen, die sich nicht nur auf die Stromversorgung beschränken, sondern sogar den Betrieb elektronischer Geräte unter besonderen Bedingungen unterstützen können.

Mit dem Temperaturanstieg auf dem Planeten wird Kleidung mit Kühlsystemen immer gefragter. Im Laufe des Sommers tauchten Berichte auf, dass globale Unternehmen ihren Außendienstmitarbeitern Kühlwesten zur Verfügung stellten. Zu den neuen Technologien gehören auch Westen mit eingebauter Wasserpumpe aus atmungsaktiven Stoffen und sogar eingebauten Ventilatoren.

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