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Graphen auf Platinoberflächen widerspricht dem Coulombschen Gesetz

01.02.2023

Forscher aus Basel und Tel Aviv haben herausgefunden, dass sich die Reibung in bestimmten Graphenstrukturen auf Platinoberflächen mit der Geschwindigkeit ändert und damit gegen das Coulombsche Gesetz verstößt, das besagt, dass Reibung im Makrokosmos unabhängig von der Geschwindigkeit ist.

Materialien, die aus einzelnen Atomschichten hergestellt werden, werden wegen ihrer geringen Reibung sehr geschätzt, was nützlich ist, um die Reibung auf Festplatten oder beweglichen Teilen von Satelliten oder Weltraumteleskopen zu reduzieren. Graphen besteht aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoffatomen, die wie eine Wabe angeordnet sind, und ist ein Paradebeispiel, das auf sein Potenzial als Schmierschicht getestet wird. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Graphenband fast ohne Reibung über eine Goldoberfläche gleiten kann.

Wird Graphen auf eine Platinoberfläche aufgetragen, hat dies einen deutlichen Einfluss auf die gemessenen Reibungskräfte. Nun haben Physiker der Universitäten Basel und Tel Aviv herausgefunden, dass die Reibung in diesem Fall von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich die Spitze des Rasterkraftmikroskops über die Oberfläche bewegt. Diese Schlussfolgerung war überraschend, da Reibung nach dem im Makrokosmos angewandten Coulombschen Gesetz nicht von der Geschwindigkeit abhängt.

In Kombination mit einem Platinsubstrat bildet Graphen nicht mehr nur eine hexagonale Wabenstruktur aus Kohlenstoffatomen, sondern Überstrukturen, sogenannte Moiré-Übergitter. Dann ist die Oberfläche nicht mehr absolut eben und weist eine gewisse Rauhigkeit auf.

„Bewegen wir die AFM-Spitze mit geringer Geschwindigkeit über diese leicht geriffelte Oberfläche, messen wir eine schwache und nahezu konstante Reibungskraft“, erklärt Prof. Ernst Mayer vom Swiss Institute for Nanoscience und dem Departement Physik der Universität Basel. „Aber oberhalb einer bestimmten Schwelle nimmt die Reibung mit der Rate der AFM-Spitze zu“, fügt der Erstautor Dr. Yiming Song hinzu. "Je größer der Moiréaufbau, desto niedriger ist die Schwelle, bei der die Reibung geschwindigkeitsabhängig wird."

Die Forscher fanden heraus, dass auf den Graten der Moiré-Überstrukturen mehr Widerstand vorhanden ist, wenn sich die Spitze bewegt. Diese Rippen erfahren durch die Druckspitze eine elastische Verformung, bevor sie sich wieder entspannen, wenn der Druck hoch genug ist. Dieser Effekt führt zu großen Reibungskräften, die mit der Spitzengeschwindigkeit zunehmen. Simulation und Analysemodell bestätigen die experimentellen Ergebnisse dieses internationalen Forscherteams.

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Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Elektronischer Helm für LKW-Fahrer 14.04.2024

Verkehrssicherheit, insbesondere für Fahrer schwerer Baumaschinen, hat für Ingenieure und Wissenschaftler höchste Priorität. Vor diesem Hintergrund hat das deutsche Fraunhofer-Institut für Strukturfestigkeit und Systemzuverlässigkeit ein neues Produkt vorgestellt – einen elektronischen Helm, der Fahrer beim Führen von Baufahrzeugen vor schweren Verletzungen schützen soll. Ein neuer elektronischer Helm, der von einem Team von Ingenieuren des Fraunhofer-Instituts entwickelt wurde, eröffnet neue Perspektiven für die Sicherheit von Lkw- und Baumaschinenfahrern. Das Gerät ist in der Lage, das Ausmaß der Erschütterungen im Fahrzeuginnenraum zu überwachen und den Fahrer vor möglichen Gefahren zu warnen. Grundlage der Helmfunktion ist ein eingebauter piezoelektrischer Sensor, der bei physikalischer Verformung Strom erzeugt. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Gerät, auf die für Baumaschinen typischen starken Vibrationen zu reagieren. Wenn die Verformung sichere Werte überschreitet, wird am Helm ein Alarmsystem aktiviert. ... >>

Antivitamine statt Antibiotika 13.04.2024

Das Problem der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika wird immer gravierender und stellt eine Gefahr für die wirksame Behandlung von Infektionen dar. Vor diesem Hintergrund suchen Forscher nach neuen Wegen zur Bekämpfung von Superbakterien. Eine vielversprechende Richtung ist der Einsatz von Antivitaminen, die antibakteriell wirken können. Obwohl Antivitamine als das Gegenteil von Vitaminen bekannt sind, haben sie sich als vielversprechendes Mittel im Kampf gegen bakterielle Antibiotikaresistenzen erwiesen. Eine von Wissenschaftlern der Universität Göttingen in Deutschland durchgeführte Studie bestätigte ihr Potenzial bei der Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung gefährlicher Infektionen. Angesichts der Zunahme antibiotikaresistenter Superbakterien besteht die Notwendigkeit, alternative Behandlungsmethoden zu finden. Antivitamine sind Moleküle, die den Vitaminen ähneln, aber die bakterielle Aktivität hemmen können, ohne den menschlichen Körper zu schädigen. Derzeit kennt die Wissenschaft nur drei Antivitamine: Rose ... >>

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ferromagnetischer Halbleiter 20.07.2005

Finnische Wissenschaftler haben eine Gallium-Mangan-Nitrid-Heterostruktur hergestellt, die bei Raumtemperatur ferromagnetisch ist. Ein ferromagnetischer Halbleiter ist ein alter Traum von Mikroelektronikern, genauer gesagt von Spintronforschern: Seine Eigenschaften lassen sich nicht nur wie üblich mit einem elektrischen Signal, sondern auch mit einem Magnetfeld steuern.

Es wird angenommen, dass ein solches Material es ermöglichen wird, einen großen Schritt nach vorne auf dem Gebiet der Spintronik zu machen – der Elektronik des XNUMX. Jahrhunderts, die nicht nur eine elektrische Ladung, sondern auch die Richtung des Elektronenspins nutzt, um mit Informationen zu arbeiten. In einem Ferromagneten richten sich nämlich die Spins von Elektronen unter der Wirkung eines Magnetfelds in derselben Richtung aus und behalten diese Ausrichtung bei, nachdem das Feld entfernt wurde.

Ferromagnetismus bei hohen Temperaturen war jedoch bis vor kurzem nur guten Leitern eigen: Metallen - Eisen, Mangan sowie intermetallischen Verbindungen wie SmCo5 oder Legierungen des Nd-Fe-B-Systems. Bei Halbleitern wurde diese Eigenschaft nicht bemerkt.

Wissenschaftler der Technischen Universität Helsinki unter der Leitung von Dr. Markku Sopanen haben das geändert. Es stellte sich heraus, dass, wenn wir den Haupthalbleitern - Gallium- oder Indiumarseniden, Galliumnitrid - einige Cluster ferromagnetischen Mangans hinzufügen, die Verbindung Ferromagnetismus erhält, aber nicht aufhört, ein Halbleiter zu sein.

„Heutige Spintronik-Geräte bestehen aus Metall und eignen sich nur noch zum Speichern von Daten. Magnetische Halbleiter können gleichzeitig andere Aufgaben übernehmen, das heißt, eine Komponente des Mikroschaltkreises wird multifunktional“, sagt Markku Sopanen.

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