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Synthese von Diamanten bei Normaldruck

29.05.2024

Wissenschaftler aus Südkorea haben eine neue Methode zur Synthese von Diamanten entwickelt. Die stärksten Steine ​​entstehen unter Normaldruck in nur 15 Minuten, was sich grundlegend von herkömmlichen Methoden zur Herstellung synthetischer Diamanten unterscheidet.

Ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Physikochemikers Rodney Ruoff vom Institute of Basic Sciences in Südkorea hat eine innovative Methode zur Synthese von Diamanten entwickelt. Im Gegensatz zu bestehenden Technologien erfordert ihr Ansatz nicht die Verwendung eines Impfkristalls und keinen hohen Druck, was den Prozess der Diamantzüchtung erheblich vereinfacht.

Natürliche Diamanten entstehen zig Kilometer unter der Erde unter enormem Druck von mehreren Gigapascal und Temperaturen von mehr als 1500 °C. Dieser Prozess wird in der HPHT-Methode (High Pressure High Temperature) nachgebildet, mit der 99 % aller künstlichen Diamanten synthetisiert werden. Bei der HPHT werden unter extremen Bedingungen Kohlenstoff auf der Grundlage eines kleinen Impfkristalls in Diamant umgewandelt.

Allerdings ist die Aufrechterhaltung eines so hohen Drucks und einer so hohen Temperatur eine technische Herausforderung. Zudem ist die Größe der entstehenden Diamanten auf einen Kubikzentimeter begrenzt und der Prozess dauert etwa zwei Wochen. Es gibt eine andere Methode, die chemische Gasphasenabscheidung, bei der kein hoher Druck erforderlich ist, aber keine Impfkristalle erforderlich sind.

Die von Ruoffs Team vorgeschlagene neue Technologie überwindet die Nachteile beider Methoden. Es basiert auf der Verwendung von erhitztem Gallium mit einer kleinen Menge Silizium in einem Graphittiegel. Gallium wurde aufgrund seiner Fähigkeit ausgewählt, die Bildung von Graphen aus Methan zu katalysieren.

Der Tiegel wurde in eine speziell konstruierte Kammer gestellt, in der der normale Atmosphärendruck aufrechterhalten wurde, und erhitztes, mit Kohlenstoff angereichertes Methan wurde hindurchgeleitet. Als Ergebnis von Experimenten stellten die Forscher fest, dass eine Mischung aus Gallium, Nickel und Eisen unter Zusatz von Silizium optimal als Katalysator für das Diamantwachstum geeignet ist. Innerhalb von 15 Minuten begann sich am Boden des Tiegels ein Diamantfilm zu bilden. Die spektroskopische Analyse ergab, dass der Film mit einer kleinen Beimischung von Silizium transparent ist.

Der Mechanismus der Diamantbildung bei dieser Methode ist noch nicht vollständig geklärt. Es wird angenommen, dass die Temperatur die Bewegung des Kohlenstoffs zur Mitte des Tiegels beeinflusst, wo er zu einer Diamantstruktur kristallisiert.

Eine neue Methode zur Synthese von Diamanten unter Normaldruck stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Materialwissenschaften dar. Es vereinfacht nicht nur den Prozess der Diamantenzüchtung, sondern eröffnet auch neue Perspektiven für deren Verwendung in verschiedenen Branchen.

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Verbesserung der Effizienz von PbS-Quantenpunktsolarzellen 14.06.2024

Die neueste Solartechnologieforschung stellt einen bedeutenden Durchbruch bei der Verbesserung der Effizienz von PbS-Quantenpunktsolarzellen dar. Diese auf der Verwendung von gepulstem Licht basierende Methode verspricht eine Vereinfachung der Produktion und eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten dieser Zellen. Ein Forschungsteam des Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology hat eine innovative Methode entwickelt, die gepulstes Licht nutzt, um die elektrische Leitfähigkeit von PbS-Solarzellen zu verbessern. Diese Methode kann die Verarbeitungszeit, die zum Erreichen ähnlicher Ergebnisse erforderlich ist, erheblich verkürzen. PbS-Quantenpunktsolarzellen haben aufgrund ihrer photovoltaischen Eigenschaften ein erhebliches Potenzial in der Solartechnologie. Allerdings kann die Bildung von Defekten auf ihrer Oberfläche ihre Leistung beeinträchtigen. Die neue Methode trägt dazu bei, die Defektbildung zu unterdrücken und die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Verwenden Sie starkes Licht, um den Vorgang abzuschließen ... >>

Magnetische Powerbank 5000 mAh 14.06.2024

Huawei bringt ein praktisches und multifunktionales Ladegerät auf den Markt – die Huawei SuperCharge All-in-One Magnetic Power Bank. Mit diesem magnetischen Akku können Sie Ihr Huawei-Telefon überall und jederzeit schnell und bequem aufladen. Mit einer Dicke von nur 11,26 mm und einem Gewicht von 141 Gramm passt diese tragbare Powerbank problemlos in eine Tasche oder Tasche und ist somit ideal für Reisen und den täglichen Gebrauch. Trotz seiner kompakten Größe bietet dieser Akku genügend Leistung, um Ihr Telefon unterwegs aufzuladen. Das neue Produkt unterstützt kabelgebundenes Laden mit einer Leistung von 25 W und kabelloses Laden mit bis zu 15 W (und bis zu 30 W bei Anschluss an einen Adapter) und ermöglicht so ein schnelles Laden sowohl der Powerbank selbst als auch anderer Geräte. Der Akku ist mit verschiedenen Schnellladeprotokollen wie SCP, UFCS und PD kompatibel und eignet sich daher ideal für eine Vielzahl von Geräten. Die Powerbank ist auch mit Huawei-Telefonen kompatibel, die kabelloses Laden unterstützen. ... >>

Veränderungen im Gehirn eines Vaters nach der Geburt eines Kindes 13.06.2024

Eine kürzlich von Wissenschaftlern des Hefei-Instituts für Physikalische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durchgeführte Studie ergab interessante Veränderungen im Gehirn von Männern, nachdem sie Väter geworden waren. Diese Veränderungen waren mit der Beteiligung an der Kinderbetreuung, Schlafproblemen und psychischen Symptomen verbunden. Wissenschaftler fanden heraus, dass Männer, die Väter wurden, nach der Geburt einen Verlust des Gehirnvolumens erlitten. Dieser Volumenverlust war mit einer stärkeren Beteiligung an der Erziehung, Schlafproblemen und psychischen Gesundheitssymptomen verbunden. Forscher haben zwischen der pränatalen und postnatalen Phase erhebliche Veränderungen im Gehirn von Männern festgestellt. Insbesondere kam es zu einem Volumenverlust der grauen Substanz, insbesondere in Teilen des Gehirns, die für höhere Funktionen wie Sprache, Gedächtnis, Problemlösung und Entscheidungsfindung verantwortlich sind. Männer, die ihren Kindern mehr Aufmerksamkeit schenkten und mehr Zeit mit ihnen verbrachten, verloren mehr graue Substanz in ihrem Gehirn. Dies wirkte sich auch auf ihre psychische Gesundheit aus ... >>

Smartwatch, die die Zusammensetzung von Schweiß analysiert 13.06.2024

Wissenschaftler des Hefei Institute of Physical Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften stellten eine innovative Smartwatch vor, die die Zusammensetzung von Schweiß analysieren kann. Dieses Gerät kann für Sportler ein wertvolles Hilfsmittel sein, um Veränderungen im Körper während des Trainings und Wettkampfs zu überwachen. Das Gerät ist mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die den Schweiß des menschlichen Körpers verarbeiten und die darin enthaltenen Chemikalien analysieren können. Mithilfe von Sensoren können Sie den Gehalt an Kalium-, Natrium- und Kalziumionen genau bestimmen. Indikatoren für die Schweißzusammensetzung können sowohl in Echtzeit als auch über einen Zeitraum von sechs Monaten überwacht werden. Dadurch erhalten Sportler während des Trainings und der Erholung kontinuierlich Feedback über den Zustand ihres Körpers. Smartwatch-Sensoren basieren auf elektrochemischen Methoden und nutzen einen Mikrofluidik-Chip, der sehr kleine Flüssigkeitsmengen verarbeiten kann. Dadurch ist es möglich, die Zusammensetzung von sogar 0,01 ml Schweiß zu untersuchen. Die Stabilität der Sensoren ist ein zentraler Aspekt ... >>

Wein ist sicherer als Bier 12.06.2024

Eine Studie der Universität Adelaide hat ergeben, dass maßvoller Alkoholkonsum weniger schädlich für die Herzgesundheit sein könnte als bisher angenommen. Forscher haben die Auswirkungen verschiedener Alkoholarten auf das Risiko für die Entwicklung von Vorhofflimmern (AF) untersucht, einer der häufigsten Formen von Herzrhythmusstörungen, die zu schweren Herzkomplikationen führen kann. Vorhofflimmern ist ein unregelmäßiger und schneller Herzschlag, der das Risiko für Schlaganfall, Herzinsuffizienz und andere schwere Herzprobleme erhöht. Zu den Symptomen können schneller Herzschlag, Kurzatmigkeit und Schwäche gehören. Es ist bekannt, dass übermäßiger Alkoholkonsum das Risiko für die Entwicklung von Vorhofflimmern erhöht, die Wirkung geringer Alkoholdosen blieb jedoch unklar. Die Studie basierte auf Daten der UK Biobank, einer großen Datenbank mit Gesundheitsinformationen von einer halben Million britischer Freiwilliger. Das berichtet der Hauptautor der Studie, Samuel Tu vom Centre for Heart Rhythm Disorders der University of Adelaide ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Kollektive Intelligenz bei Insekten 29.07.2022

Wissenschaftler der Rockefeller University haben herausgefunden, dass sich Ameisenkolonien bei der Entscheidungsfindung genauso verhalten wie neuronale Netze. Dies geschah mit einer neuen Analysemethode, schreibt sciencedaily.com.

Zwei Forscher, Daniel Kronauer und Asaf Gal, haben einen experimentellen Aufbau aufgebaut, um die Entscheidungsfindung in Ameisenkolonien zu analysieren. Sie testeten, wie sich die Insekten bei einem extremen Temperaturanstieg für sie verhalten würden.

Wenn sich jede einzelne Ameise in der Gruppe darunter heiß anfühlt, hält sie wie gewohnt durch, bis die gesamte Kolonie plötzlich den Kurs ändert. "Sie rennen als Einheit davon", sagen die Wissenschaftler, "es ist fast so, als hätten sie einen großen kollektiven Verstand."

Die während des Experiments gewonnenen Daten deuten darauf hin, dass die Ameisen sensorische Informationen mit den Parametern ihrer gesamten Gruppe kombinieren. Sie treffen also überhaupt eine Entscheidung. Dieser Prozess ähnelt dem neuronalen Computing und führt auf die gleiche Weise zur Entscheidungsfindung.

„Wir haben Ameisenkolonien zunächst als ein kognitiv ähnliches System betrachtet", sagt Kronauer. „Das ist einer der ersten Schritte, um zu verstehen, wie Insektengemeinschaften an kollektiven Entscheidungen beteiligt sind."

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