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Linsen der neuen Generation

10.06.2016

Professor für Optik Federico Capasso (Federico Capasso) und seine Kollegen von der Harvard University (USA) haben die erste ultradünne Flachlinse entwickelt, die das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts abdeckt. Diese Technologie gilt als revolutionär, da sie in naher Zukunft in allen neuen Geräten – vom Mikroskop bis zur Kamera – die Objektive der alten Generation ersetzen wird.

Während der Arbeit suchte das Team nach einem Material, das Licht nicht absorbiert oder streut, da es die roten, blauen und grünen Spektren des sichtbaren Lichts in der Linse konzentrieren musste. Außerdem musste aus Kostengründen bereits in der Industrie verfügbares Material verwendet werden.

Die Wissenschaftler entschieden sich für Titandioxid, ein Metall, das heute in allen Bereichen der Produktion weit verbreitet ist – von der Elektronik bis zur Haushaltschemikalie. Aus diesem Material stellten sie das „Herz“ der Linse her – eine Anordnung glatter Nanostrukturen mit einem klaren Seitenverhältnis.

"Wir wollten eine flache Linse mit einer hohen numerischen Apertur schaffen, das heißt, Licht in einem Bereich fokussieren können, der kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts. Je dichter man das Licht fokussieren kann, desto kleiner kann möglicherweise der Fokusbereich sein." Erhöhung der Bildauflösung“, sagte Mohammadreza Khorasaninejad, einer der Autoren des Projekts.

Das Team entwickelte ein Array mit einer Strukturauflösung von etwa 400 Nanometern. Dies kann eine bessere Fokussierung als die aktuelle Generation von optischen Linsen liefern.

Die neue Technologie verspricht nicht nur, das Gewicht und die Masse der Linsen zu reduzieren, sie dünner als Papier zu machen, sondern auch wesentlich billiger in der Herstellung zu sein.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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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

Laufschuhe verändern die Physiologie des Laufens 04.07.2016

Laufschuhe leisten einen Teil der Arbeit für den Fuß des Läufers, aber sie belasten ihre Muskeln stärker. Diese Schlussfolgerung wurde von Wissenschaftlern der University of Queensland (Australien) unter der Leitung von Dr. Luke Kelly gezogen.

Die Evolution hat den menschlichen Körper an das Laufen angepasst – aber auf dem Boden, nicht auf harten Oberflächen wie Asphalt. Um darauf zu laufen, haben wir eine federnde Schicht zwischen Fuß und Oberfläche hinzugefügt - die Sohle von Laufschuhen. Offensichtlich verändern sie die Physiologie des Laufens, aber wie genau? Bisher glaubten Evolutionsbiologen, dass Laufschuhe die Fußmuskulatur entlasten, sie schwächer und „faul“ machen. Der Zweck von Dr. Kellys Studie mit Kollegen bestand genau darin, diese Hypothese zu testen.

Dazu richteten sie eine Versuchsreihe an 16 Freiwilligen ein, die auf einem Laufband (Simulator) liefen, in dessen Gewebe Drucksensoren eingesetzt waren. Andere Mikrosensoren, die in die Füße von Menschen implantiert wurden, analysierten die Arbeit ihrer Muskeln. So erhielten die Wissenschaftler umfassende Detailinformationen, auf deren Grundlage sie ein theoretisches Modell dessen erstellten, was beim Laufen auf hartem Untergrund barfuß und mit einem Fuß in einem Turnschuh passiert.

Es stellte sich heraus, dass Turnschuhe dem Fuß des Läufers einiges abnehmen: In den Situationen, in denen das Fußgewölbe des nackten Fußes vollständig abgeflacht ist, sinkt das Fußgewölbe des mit Turnschuhen beschlagenen Fußes nur um 75%. Gleichzeitig erhöhen Turnschuhe jedoch die Belastung der Muskulatur.

"Wenn sich die Bänder und Muskeln beim Absenken des Fußgewölbes dehnen, speichern sie Energie wie ein dehnbares Gummiband. Weniger Kompression bedeutet weniger gespeicherte Energie. Also gebe ich den Evolutionsbiologen grundsätzlich Recht, nur faktisch wie wir zuerst zeigte, nimmt die Belastung der Muskeln zu und nicht umgekehrt“, so Dr. Kelly.

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