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Licht verdampft Wasser ohne Erhitzen

12.11.2023

Eine Gruppe von Physikern des Massachusetts Institute of Technology kam zu einem interessanten Ergebnis: Licht kann eine Flüssigkeit auch ohne Vorheizen verdampfen lassen. Dieser ungewöhnliche Mechanismus wurde in hydratisierten Hydrogelen gefunden, aber Wissenschaftler sagen, dass ähnliche Prozesse in der Natur auftreten können, was sie für Klimamodelle wichtig macht.

Die Verdunstung von Wasser unter dem Einfluss von Sonnenlicht ist ein bekanntes Phänomen, das in der Klima- und Chemieforschung Anwendung findet. Typischerweise erhitzt die Sonne eine Flüssigkeit, wodurch sie in einen gasförmigen Zustand übergeht. Experimente zeigen jedoch, dass in porösen Materialien wie Hydrogelen Flüssigkeit schneller verdunstet, als dies durch thermische Energie erklärt werden kann. Eine Antwort auf diese Frage lieferte die Arbeit von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology.

Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass es zu einer photomolekularen Wechselwirkung zwischen Licht und Wasser kommt: Photonen aus sichtbarem Licht schlagen Wassermoleküle von der Oberfläche. Um diese Hypothese zu testen, bestrahlten sie das Hydrogel mit Licht verschiedener Wellenlängen, auch solchen, die nicht zu einer Erwärmung führen. Experimente zeigten, dass Wasser trotz fehlender überschüssiger Wärme verdunstete.

Wissenschaftler glauben, dass die Struktur des Hydrogels es ihm ermöglicht, Licht, das auf die Flüssigkeit einwirkt, effektiv zu absorbieren. Dieser Verdunstungsprozess findet nur an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft statt und betrifft möglicherweise nicht nur Hydrogele, sondern auch Meeresoberflächen. Daher muss dieser Effekt in Klimamodellen berücksichtigt werden.

Dieser neue Mechanismus der Wasserverdunstung wurde von Physikern genutzt, um Muster zu erzeugen, beispielsweise beim Laserschneiden von Wasser mit hydrophoben Partikeln.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

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Die Laserpistole fliegt durch das Unkraut 04.06.2012

Ein moderner Mensch sieht keine Notwendigkeit, etwas manuell zu tun, wenn es dafür ein entsprechendes technisches Werkzeug gibt, beispielsweise eine Lasermaschine. Diese Position wird von deutschen Wissenschaftlern geteilt, die derzeit ein System entwickeln, das Unkraut mit einer halbautonomen Laserkanone vernichten soll.

Eine Gruppe von Ingenieuren der Leibniz Universität Hannover hält die heute eingesetzten Herbizide für alles andere als perfekt. Sie sind ziemlich teuer und die darin verwendeten Chemikalien können der menschlichen Gesundheit schaden. Daher wurde entschieden, ein intelligentes Lasersystem zu bauen. Das System basiert auf einer Reihe von Kameras, deren Daten mit einem speziell entwickelten Algorithmus verarbeitet werden. Dieser Algorithmus unterscheidet „gute“ Pflanzen von „schlechten“ und sobald ein Unkraut erkannt wird, berechnet das System dessen empfindlichste Stelle, die von einem Laserpuls getroffen wird. Wie sich herausstellte, ist dies etwas komplizierter als es scheint, da die falsche Leistung oder Wellenlänge genau den gegenteiligen Effekt haben kann, nämlich das Wachstum des Grases stimulieren.

Die Systeme werden zunächst als Bodeninstallationen in Gewächshäusern und Gewächshäusern eingesetzt, durch die sich Kameras und Laserstrahler frei bewegen können. Langfristig planen die Wissenschaftler jedoch, das System an unbemannte Luftfahrzeuge anzupassen. Drohnen fliegen über Felder und Plantagen und vernichten nicht nur Unkraut, sondern auch Insekten und Kleintiere, die der Ernte schaden können.

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