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Selenid-Phonon

15.12.2015

Thermoelektrika sind Materialien, die Wärme in Strom umwandeln. Dazu ist es notwendig, dass eine Seite eines solchen Materials deutlich wärmer ist als die andere, dh es muss Wärme schlecht und Strom gut leiten. Normalerweise hängen diese beiden Eigenschaften zusammen: Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto höher die Leitfähigkeit und umgekehrt. Zinnselenid gilt als vielversprechendes Material unter den Thermoelektrika: Es stellte sich heraus, dass beide Eigenschaften nicht miteinander verbunden waren. Warum ist nicht klar.

Um dieses Geheimnis zu lüften, verwendeten Forscher des Oak Ridge National Laboratory des US-Energieministeriums unter der Leitung von Oliver Delaret einen Supercomputer, um Modelle und eine Neutronenquelle aus dem Oak-Ridge-Reaktor zu bauen - aus dem Muster der Streuung von Neutronen, die durchgelassen wurden der Probe kann man die Schwingungen des Kristallgitters verfolgen. Sie sind die wichtigsten in dieser Angelegenheit: Es sind die Quanten solcher Schwingungen - Phononen -, die Wärme in einem Festkörper übertragen, und Elektronen werden an ihnen gestreut.

Normalerweise schwingen Atome harmonisch - mit gleicher Amplitude in jede Richtung vom Gitterplatz aus. Solche harmonischen Phononen bewegen sich ohne Wechselwirkung. Tritt aber Anharmonizität auf – in eine Richtung weicht das Atom bei jeder Schwingung stärker aus als in die andere, dann beginnen die Phononen zu interagieren und bleiben ineinander stecken. Wie sich herausstellte, weist Zinnselenid bei Temperaturen unter 810°C eine sehr starke Anharmonizität der Schwingungen auf: Das Gitter verhält sich wie ein Akkordeonbalg. Aus diesem Grund bleiben Phononen schnell hängen und können keinen Temperaturausgleich leisten.

Thermoelektrika sind das wichtigste Material des 60. Jahrhunderts: Mit ihrer Hilfe soll es möglich sein, nicht nur geräuschlose, sparsame Kühlschränke oder Elemente zur Nutzung der Sonnenwärme herzustellen, sondern diese XNUMX % der Wärme auch zu sammeln dass sich von Menschen geschaffene Geräte sinnlos in der Umwelt verflüchtigen. Die Instabilität des Zinn-Selenid-Gitters legt nahe, in welche Richtung man bei der Optimierung solcher Materialien gehen sollte.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

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

Signalplatinen in menschlichen Zellen 01.06.2019

Zellen können Kommunikationsnetzwerke formatieren, um ihr Verhalten zu ändern. Die Entdeckung dieses Netzwerks revolutioniert unser Verständnis davon, wie Anweisungen durch die Zelle wandern.

Früher wurde angenommen, dass die verschiedenen Organe und Strukturen innerhalb der Zelle im offenen Meer schwimmen, das Zytoplasma genannt wird. Wissenschaftler gingen davon aus, dass die Signale, die der Zelle sagen, was sie tun soll, in Wellen übertragen werden und die Frequenz der Wellen ein entscheidender Teil der Kommunikation ist.

Forscher der University of Edinburgh haben herausgefunden, dass Informationen über ein Netzwerk von Leitdrähten übertragen werden, die Signale über winzige Entfernungen im Nanobereich senden.

Die Forscher argumentieren, dass es die Bewegung geladener Moleküle über diese winzigen Entfernungen ist, die Informationen überträgt, wie in einem Computermikroprozessor.

Lokalisierte Signale sind für die Steuerung der Zellaktivität verantwortlich, z. B. um Muskelzellen anzuweisen, sich zu entspannen oder zusammenzuziehen. Wenn diese Signale das genetische Material im Herzen der Zelle, dem Zellkern, erreichen, signalisieren sie subtile Veränderungen in der Struktur und setzen bestimmte Gene frei, damit sie exprimiert werden können.

Diese Veränderungen in der Genexpression verändern das Verhalten der Zelle weiter. Wenn beispielsweise eine Zelle von einem stationären Zustand in eine Wachstumsphase übergeht, wird das Netzwerk vollständig neu konfiguriert, um Signale zu übertragen, die die für das Wachstum notwendigen Gene aktivieren.

Die Forscher sagen, dass das Verständnis des Codes, der dieses System steuert, helfen könnte, Krankheiten wie pulmonale Hypertonie und Krebs zu verstehen und eines Tages neue Behandlungsmöglichkeiten zu eröffnen.

Das Team machte die Entdeckung, indem es die Bewegung geladener Kalziummoleküle innerhalb von Zellen untersuchte, die Schlüsselsignale sind, die Anweisungen innerhalb von Zellen enthalten.

Unter Verwendung leistungsstarker Mikroskope konnten sie dieses Signalsystem mit Computertechniken beobachten, die denen ähneln, die es ermöglichten, das allererste Bild eines Schwarzen Lochs zu erhalten.

Die Wissenschaftler sagen, ihre Ergebnisse seien ein Beispiel für die Quantenbiologie, ein wachsendes Gebiet, das Quantenmechanik und theoretische Chemie zur Lösung biologischer Probleme einsetzt.

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