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Bimetalldrähte verringern die Stromstärke

21.11.2012

Ein Team von Physikern der McGill University hat in Zusammenarbeit mit Forschern von General Motors einen unerwarteten Effekt nachgewiesen: Die Stärke des elektrischen Stroms in Mikroschaltkreisen kann erheblich reduziert werden, wenn die Drähte aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehen. Diese Entdeckung ermöglicht es uns, das Hauptproblem der Nanoelektronik zu lösen.

Die Größe elektronischer Schaltungen schrumpft jedes Jahr. Jeder kann diesen stetigen Fortschritt sehen: Heute kann man einen Computer mit Rechenleistung in der Tasche tragen, für den vor 20 Jahren mehrere Räume mit Geräten ausgestattet werden mussten. Bei der Weiterentwicklung der Elektronik trat jedoch ein ernstes Problem auf: Je näher die Komponenten von Mikroschaltkreisen an die Größe von Atomen heranreichen, desto stärker werden sie von Quanteneffekten beeinflusst, die die Natur des Stromflusses verändern. Hier können Sie die Gartenschlauch-Analogie verwenden: In einem Schlauch mit großem Durchmesser ist der Wasserdruck konstant, aber wenn Sie ihn auf einen Durchmesser von wenigen Atomen reduzieren, beginnt das Wasser zu „stolpern“ und hört auf, sich proportional zu verlangsamen Querschnittsfläche des Schlauches.

Um Computerchips der Zukunft zu entwickeln, müssen Ingenieure einen Weg finden, um sicherzustellen, dass sich Elektronen in Metallleitern mit einem Durchmesser von nur wenigen Atomen vorhersagbar verhalten.

Um dieses Problem zu lösen, haben amerikanische Wissenschaftler mit höchster Präzision einen Leiter aus zwei Metallen - Wolfram und Gold - zusammengesetzt. Als Ergebnis führten die Unterschiede in der elektronischen Struktur der beiden Metalle zu einer vierfachen Abnahme der Stromstärke. Die Forscher fanden heraus, dass die durch die mechanische Verbindung zweier Materialien erzeugten Defekte den Durchmesser der Leiter und den Strom verringern können, was letztendlich zur Miniaturisierung elektronischer Komponenten führt und das Risiko einer Überhitzung verringert.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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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

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Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Das Material der Zukunft, das unter Belastung stärker wird 03.02.2019

Einem japanischen Wissenschaftler an der Universität von Hokkaido ist es gelungen, ein einzigartiges Material der Zukunft zu erfinden – je öfter man es verwendet, desto stärker wird es. Die Idee, das Material zu erstellen, wurde durch die Struktur des Muskelgewebes angeregt.

Während des Trainings mit erheblichen Belastungen in den Muskeln kommt es zu einer teilweisen Zerstörung von Proteinfasern und zur Bildung neuer, stärkerer und stärkerer. Ein ähnlicher Ansatz wurde von japanischen Wissenschaftlern verwendet, die ein Hydrogel basierend auf zwei Polymerkomponenten erhielten – eine stark und steif und die andere flexibel und dehnbar.

Gleichzeitig ist das Material zu mehr als 85 Prozent mit einer Flüssigkeit gefüllt, in der Monomere gelöst sind – Bestandteile, die in der Lage sind, Moleküle beider Polymere zu bilden. Mechanische Beanspruchung eines solchen Materials verursacht die Zerstörung einiger Ketten des "harten" Polymers. An den gebildeten freien Enden beginnen sofort neue Polymerisationsreaktionen unter Beteiligung der vorhandenen Monomere, die zur Verfestigung des Materials führen.

In Laborexperimenten konnten japanische Forscher zeigen, dass nach mehrmaligem „Training“ die Masse der Polymere im Hydrogel um 86 Prozent zunahm. Gleichzeitig erhöhte sich seine Festigkeit um das Eineinhalbfache und seine Steifigkeit um das 23-fache.

Die Autoren sind zuversichtlich, dass die Entwicklung Anwendung bei der Schaffung von selbstheilenden, flexiblen und langlebigen Materialien der Zukunft finden wird – für die Robotik, Exoskelette und natürlich für die medizinische Rekonstruktion verlorener Muskeln.

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