Forscher steigern Kapazität und Ladegeschwindigkeit dramatisch
 
Akkus: Speichern bald zehn Mal länger Energie (Foto: greenopolis.com)

Evanston (pte001/17.11.2011/06:00) – Wissenschaftlern der Northwestern University http://northwestern.edu ist ein Durchbruch in der Batterieforschung gelungen. Eine neuartige Elektrode erlaubt es Lithium-Ionen-Batterien, in Zukunft zehn Mal länger ihre Spannung zu halten. Gleichzeitig verringert sich die Zeit, die zum Aufladen benötigt wird, auf ein Zehntel. Schon in drei bis fünf Jahren könnte die Erfindung auf den Markt kommen.

Entwicklung überzeugt im Dauereinsatz

Wenn man Smartphones in Zukunft nur noch einmal pro Woche aufladen muss und dafür nur noch eine Viertelstunde benötigt, könnte das an jenem entwicklerischen Meilenstein liegen, den die Masterminds der in Illinois gelegenen Universität nun gelegt haben. Um diese beeindruckende Steigerung der Eigenschaftden der weit verbreiteten Akkus zu erreichen, kombinierten sie das Wissen aus zwei Forschungsansätzen der Chemietechnik.

Harold H. Kung, führender Autor des im "Advanced Energy Materials"-Journal veröffentlichten Papers, erklärt, dass die neuen Batterien auch im Dauereinsatz überlegen sind. "Auch nach 150 Ladevorgängen, was einer Verwendung von einem Jahr oder mehr entspricht, ist so ein Lithium-Ionen-Akku immer noch fünf Mal effektiver als jene, die heute im Handel erhältlich sind."

Lange Reise durch das Graphen

Li-Ion-Energiespeicher werden über eine chemische Reaktion ge- und entladen, durch die Lithiumionen zwischen den beiden Polen der Batterie hin- und hergeschickt werden. Dies bringt zwei Limitationen mit sich. Zum einen ist die Kapazität – der Zeitraum über welchen die Batterie die Spannung halten kann – abhängig von der Aufnahmefähigkeit von Anode und Kathode. Zum anderen entscheidet die Geschwindigkeit, in der die Ionen den Weg von einem Pol durch das Elektrolyt zum anderen Pol zurücklegen, über die Zeit, die zum Wiederaufladen benötigt wird.

Der negative Pol herkömmlicher Akkus besteht aus mehreren Schichten Graphen. Diese können nur ein Lithium-Atom je sechs Kohlenstoffatomen aufnehmen. Dazu verlangsamen die nur eine Atomschicht dicken, jedoch enorm langen Graphenblätter die Reise der Ionen zu ihrer Mitte, was in der Folge zu einem "Stau" an deren Rändern führt.

Silikon-Sandwiches als Schlüssel

Verschiedene Wissenschafter haben bereits mit Silikon als Ersatzmaterial experimentiert. Dieses kann theoretisch vier Lithium-Teilchen pro Atom beherbegen, dehnt sich jedoch beim Be- und Entladen rapide aus, was zur Fragmentierung und zum schnellen Verlust der Ladekapazität führt.

An der Northwestern University hat man nun beide Zugangsweisen kombiniert: In der neuentwickelten Batterie stecken "Silikon-Sandwiches" zwischen den Graphenschichten. Dies hält die Volumsveränderungen des Silikons in Grenzen und erhöht die Aufnahmekapazität deutlich. Kleine Löcher im Graphen, die einen Durchmesser von zehn bis 20 Nanometer aufweisen und über ein Oxidationsverfahren herbeigeführt werden, ermöglichen es den Lithium-Ionen, Abkürzungen zu nehmen und verbessern die Ladezeit dramatisch. "Jetzt haben wir fast das Beste aus beiden Welten", so Kung.

Batterie soll sich selbst ausschalten

Bisher konzentrierten sich die Forscher ausschließlich auf die Anode, nun wollen sie die Vorgänge in der Kathode unter die Lupe nehmen, um weitere Verbesserungsmöglichkeiten zu entdecken. Sie arbeiten zudem an einem Elektrolyt-System, das Akkus dazu bringen soll, sich bei Überhitzung automatisch abzuschalten, ohne dabei funktionsuntüchtig zu werden. Nach Angaben des Forscherteams könnte die "zehnfach bessere" Batterie schon in drei bis fünf Jahren auf dm Markt erhältlich sein.

Mit Nektar lockt die Kannenpflanze ihre Beute an. Sobald sich die
hungrigen Insekten jedoch auf dem fleischfressenden Gewächs
niederlassen, verlieren sie den Halt und rutschen ins Innere der zu
Hohlräumen geformten Blätter. Dort fallen sie in die
Verdauungsflüssigkeit der Karnivore und ertrinken. Auch andere
Pflanzen, die ihre Besucher für einen gewissen Zeitraum festhalten
wollen, verfügen über Möglichkeiten, ihnen vorübergehend den Halt zu
nehmen. Dies gilt beispielsweise für Frauenschuh und andere
Orchideenarten oder auch für Aronstäbe, die so ihre eigene Bestäubung
sicherstellen.

Diese Antihaft-Eigenschaften von Pflanzen kopieren Wissenschaftler vom
Institut für Botanik der Technischen Universität Dresden. Sie stellen
nano- und mikrostrukturierte Oberflächen her, an denen nichts kleben
bleibt. Ein entsprechender Bedarf besteht in der Industrie in vielen
Bereichen. Zu den zukünftigen Anwendungsmöglichkeiten können
Spritzgussformen gehören oder Trichter, an denen Flüssigkeiten nicht
haften dürfen, oder auch Schutzschichten gegen die Ausbreitung von
Insekten in Wohnanlagen. Gerade in ständig temperierten, nicht
frost-gefährdeten Gebäudekomplexen haben auch tropische Insekten
(Schaben, Termiten, Ameisen) eine gute Überlebenschance. Ihre
Ausbreitung kann zu hygienischen Problemen bis hin zur Übertragung von
Krankheiten führen. Mit Hilfe von Techniken, die der Natur abgeschaut
sind, lassen sich hier entsprechende Gegenmaßnahmen treffen.

Kontakt:

Prof. Dr. Christoph Neinhuis

Institut für Botanik

Technische Universität Dresden

01062 Dresden

Baum: Besteht zu einem Drittel aus Lignin (Foto:pixelio.de/9ekieram1)

Amsterdam (pte019/23.03.2015/13:30) –

Bald könnte es eine umweltfreundliche Alternative zum derzeitigen
Asphaltbau geben. Wenn es nach einigen Forschern geht, soll im
Straßenbau oder im Bau von Dächern ein Pflanzenmolekül namens Lignin zur
Anwendung kommen, das die gleichen Eigenschaften mitbringt wie das
derzeit verwendete Bindemittel, das aus Öl gewonnen wird.

Bitumen soll reduziert werden

Bitumen heißt die klebrige Substanz, die derzeit bei
der Herstellung von Asphalt zum Einsatz kommt. Bekannterweise ist Öl
weder eine erneuerbare Ressource noch sehr umweltverträglich. Noch dazu
ist das Öl auf den Märkten großen Preisschwankungen ausgesetzt, was es
manchmal schwierig macht, das Erdpech in guter Qualität zu bekommen.
"Das hat Hersteller auf der ganzen Welt dazu bewogen, nach Alternativen
Ausschau zu halten", meint Ted Slaghek, Forscher in der niederländischen
Non-Profit-Organisation TNO https://tno.nl/en/ . "Langfristig müssen wir uns in Richtung erneuerbarer Energie bewegen."

Das von den Forschern als Ersatz für das Bitumen
vorgeschlagene Lignin zum Beispiel ist eine erneuerbare Ressource, die
ein Drittel des trockenen Materials eines Baumes ausmacht. Das Molekül
ist wesentlich für die Festigkeit von pflanzlichen Geweben von
Bedeutung. Lignin ist neben der Cellulose die häufigste organische
Verbindung der Erde. Die Gesamtproduktion der Lignine wird auf etwa 20
Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt. Nicht nur deshalb ist es billiges
Material, sondern auch, weil es ein Abfallprodukt bei der
Papierproduktion darstellt. 50 Millionen Tonnen werden jährlich als
Abfall produziert. Heute wird dieses Nebenerzeugnis als Brennstoff für
die Papierindustrie verwendet.

Lignin-Bitumen-Mischung als Erfolgsrezept

Lignin teilt viele Eigenschaften mit dem Bitumen und
könnte daher einen umweltfreundlichen Zusatz darstellen und die Menge
des verwendeten Erdpechs bei Konstruktionsarbeiten drastisch reduzieren.
Die Schwierigkeit liegt darin, dass Lignin nicht einfach zum Öl
beigemengt werden kann. Der Beifügungsprozess muss auf einer molekularen
Basis erfolgen. Slaghek hat mit seinem Team bereits eine Vielzahl von
Lignin-Bitumen-Mischungen hergestellt, die den Asphalt resistenter gegen
warmes Wetter machen sowie die Lebenszeit von Straßen um einige Jahre
erhöhen.

"Auf der anderen Seite gibt es die Gefahr bei
herkömmlich asphaltierten Straßen in kühlen Gefilden, das Bitumen zu
hart und brüchig wird, und sich Steine und Schotter daraus lockern und
Autos beschädigen können", so Slaghek. Die Forscher haben daher auch
eine Mischung entwickelt, die das Bitumen klebriger macht, um auch bei
kühlen Temperaturen gute Straßenqualität zu gewährleisten.

Ökostrom: 
Welche Tarife empfehlenswert sind
Als Folge der Atomkatastrophe in Japan ist die Zahl der Wechsler zu Ökostrom-Anbietern in Deutschland deutlich gestiegen. Doch nicht jeder Ökostromtarif ist sinnvoll. Empfehlenswert Ökostromtarife sind solche, deren Anbieter den Bau neuer Ökostromanlagen fördern und ausschließlich umweltschonend erzeugten Strom verkauft, also weder Atom- noch Kohlestrom im Angebot haben. Im Test von Stromtarifen (test 10/2009) waren das: Greenpeace Energy, Lichtblick, Naturstrom und EWS Schönau. Ökostrom muss nicht teurer sein und ist oft sogar billiger als konventioneller Strom.

Der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Stromverbrauch liegt in Deutschland derzeit bei rund 17 Prozent – Tendenz steigend. Wer wechseln möchte, findet auf test.de ausführliche Informationen, worauf zu achten ist. Orientieren kann man sich beispielsweise an den Labels "Grüner Strom Label" und "ok power-Label", die von Naturschutz- und Verbraucherverbänden vergeben werden. Beide Label kennzeichnen Ökostromangebote, die den Neubau umweltschonender Kraftwerke garantieren.

Physikalisch ist Ökostrom nicht von herkömmlichem Strom zu unterscheiden. Bildlich gesprochen speisen alle Stromerzeuger – der Windmüller genauso wie das Atomkraftwerk – ihren Strom in einen großen See ein, aus dem alle Stromkunden gleichermaßen beliefert werden. Je mehr Ökostromkraftwerke gebaut werden, desto mehr Ökostrom wird in den See eingeleitet – und desto umweltfreundlicher wird er.

Der ausführliche Artikel und Tipps zum Wechseln sind auf www.test.de/oekostrom-wechsel veröffentlicht
 

"ReadingMate" erleichtert Lesen auf dem Laufband
System verschiebt Bildschirmtext passend zur Kopfbewegung
 
Laufend lesen: Textbewegung hilft (Foto: purdue.edu, Mark Simons)

West Lafayette (pte003/17.04.2013/06:10) – Forscher an der Purdue University http://www.purdue.edu haben mit "ReadingMate" eine Lösung entwickelt, dank der Nutzer während des Trainings auf dem Laufband problemlos lesen und somit auch gleichzeitig die grauen Zellen beanspruchen können. Denn das System verschiebt Text auf einem Bildschirm so nach oben und unten, dass die laufbedingte Auf- und Abbewegung des Kopfes kompensiert wird. Dadurch scheint das Gelesene wirklich still zu stehen, sodass es auch für User lesbar wird, die sich normalerweise beim Laufen nicht auf Text konzentrieren können. Die Technologie könnte auch in Industrie und Luftfahrt Anwendung finden.

Gezielte Gegenbewegung

"Nicht viele Menschen können gleichzeitig laufen und lesen", so Ji Soo Yi, Wirtschaftsingenieur an der Purdue. Den meisten ist es aber zu anstrengend, dass sich der Text ständig zu bewegen scheint und die Augen darauf reagieren. Zwar helfen größere Schriften auf größeren Displays, aber das ist Yi zufolge in Fitnessräumen unpraktisch. Daher hat sein Team ReadingMate entwickelt – ein System, das den Text auf einem relativ kleinen Bildschirm vor dem Laufband genau so verschiebt, dass er für den Läufer völlig unbewegt wirkt.

Dazu nutzt das System eine Spezialbrille mit Infrarot-LEDs und passende Sensoren, um das durch das Laufen bedingte Auf und Ab des Kopfes zu messen. Denn diese Kopfbewegung ist letztlich für das ständige Wackeln der Schrift verantwortlich. Das System verschiebt dann die Zeichen auf dem Display im Einklang mit, aber nicht völlig synchron zur Kopfbewegung. Denn die Augen gleichen diese teilweise aus, der Text würde für den User also erst wieder wackeln. Ein speziell Entwickelter Algorithmus berücksichtigt daher auch die Augenreaktion und bewegt die Schrift leicht asynchron zum Auf und Ab des Kopfes – so, dass sie für den Nutzer wirklich stillzustehen scheinen.

Buchstabenzählung

Um ReadingMate zu testen, haben die Forscher einen Test mit 15 Studenten durchgeführt. Diese wurden angehalten, in zwei Zeilen eines längeren Textes die vorkommenden Buchstaben "f" zu zählen. Testpersonen, die das neue System genutzt haben, haben dem Team zufolge eine höhere Genauigkeit erzielt als jene, die ohne das Hilfsmittel auskommen mussten. "Wir haben oft gesehen, dass Leute ohne ReadingMate aufgegeben haben, besonders bei bestimmten Schriftgrößen und geringerem Zeilenabstand", betont der projektbeteiligte Doktorand Bum chul Kwon.

Das System hat sich also im Experiment für Läufer bewährt, doch könnte der Ansatz langfristig nicht nur für lesewütige Fitness-Fans interessant sein. Die Forscher sehen Anwendungspotenzial bei Personen, die schweres Gerät bedienen, sowie Flugzeugpiloten. "Beide können heftiges Schütteln und Turbulenzen erfahren, während sie Information von einem Display ablesen", erklärt Kwon. ReadingMate wäre geeignet, auch hier das Angezeigte scheinbar stillstehen zu lassen.

Hersteller müssen Mindestanforderungen zur Qualitätssicherung einhalten

Berlin (pte/02.09.2005/07:30) – Für Transparenz am HDTV (High
Definition Television)-Fernsehmarkt soll das Gütesiegel "HDTV-ready"
sorgen. "Beim Kauf ist darauf zu achten, dass das Gerät dieses Logo
hat. Damit ist sichergestellt, dass die Anforderungen für HDTV erfüllt
sind", sagt Roland Stehle vom Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie (ZVEI) http://www.zvei.de gegenüber pressetext. Die
Zertifizierung der einzelnen Geräte wird vom Hersteller durchgeführt.
"Jedoch ist davon auszugehen, dass die Mindeststandards von den
Herstellern dennoch erfüllt werden", ist Stehle überzeugt.

Damit ein Gerät das Gütesiegel erhält muss es die vom Europäischen
Verband für IT, Kommunikations- und CE-Industrie (EICTA)
http://www.eicta.org festgelegten Mindestanforderungen erfüllen. Dazu
gehören das 16:9 Format sowie eine Auflösung von mindestens 720 Zeilen
und 1280 Spalten. Weiters ist neben einem analogen Komponenteneingang
eine digitale Schnittstelle, die den Kopierschutz HDCP unterstützt,
Voraussetzung. Die Formate 720p (1280 x 720 Pixel) und 1080i (1920 x
1080 Pixel) müssen bei 50 und 60 Hertz verarbeitet werden können.

HDTV (High Definition Television) ist auch das Trendthema auf der IFA
(Internationale Funkausstellung) http://www.ifa-berlin.de in Berlin.
Unter dem Motto "TV in new dimension – come in and enjoy" präsentieren
80 Aussteller aus 19 Ländern ihre Produkte. Die Produzenten werben mit
gestochen scharfen Bildern und versprechen den Konsumenten eine neue
Art des Fernsehens.

Pioneer bietet mit seinem Plasma-TV PD-505HDE ein Gerät am
High-End-Bereich an. Mit einer Auflösung von 1280 x 768 Pixel und den
geforderten Anschlüssen erfüllt der 50 Zoll große Pioneer-Fernseher die
Anforderungen für HDTV. Sieben Milliarden Farben werden mit einer
Helligkeit von 1.000 Candela pro Quadratmeter dargestellt. Neben
S-Video- und Euro-SCART-Eingängen bietet der Plasma-TV auch einen
PC-Card-Slot. Die Preisempfehlung von Pineer liegt bei 6.499 Euro.

Günstiger ist der PlasmaSync 50XM4G aus dem Hause NEC. Für 4499 Euro
bekommt man den 50 Zoll großen Schirm mit HDTV-Gütesiegel. Das Gerät
bietet eine Auflösung von 1365 x 768 Pixel mit einer Helligkeit von 700
Candela pro Quadratmeter. Die Lebensdauer des Panels wir von NEC mit
60.000 Betriebsstunden angegeben. Danach reduziere sich die Helligkeit
um 50 Prozent des Ausgangswertes.

Forscher entwickeln verbessertes Verfahren bei geschädigtem Material

Mainz (pte, 28. Feb 2005 14:22) – Rechtsmedizinern der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz http://www.rechtsmedizin.uni-mainz.de ist es gelungen, ein neues Verfahren für den „genetischen Fingerabdruck“ zu entwickeln, das auch eine DNA-Bestimmung an ausgefallenen Haaren und an anderem stark geschädigtem Material wesentlich vereinfacht. Bisher war es nahezu unmöglich, eine Analyse an ausgefallenen Haaren zu machen, da an den Haarwurzeln oft kaum noch Körperzellen vorhanden sind.

Die DNA enthält die Erbinformation eines Menschen und sie besteht aus den vier Grundbausteinen, den Basen Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin und findet sich hauptsächlich im Zellkern in Form von 46 Chromosomen. Nur etwa fünf Prozent der DNA sind codierende Bereiche, das heißt sie sind für die tatsächliche Ausprägung und das Erscheinungsbild einer Person verantwortlich. Die anderen 95 Prozent sind nicht codierende, zum Teil unterschiedlich lange Abschnitte ohne eine für die Erscheinung relevante Information. In diesem nicht codierenden Bereich liegen auch Abschnitte, die von Person zu Person sehr unterschiedlich ausgeprägt sind und daher ein relativ eindeutiges Merkmal für die Erkennung liefern. Die DNA-Blöcke bestehen aus verschiedenen Basenabfolgen der Grundbausteine und sind verschieden lang. Die Anzahl der Wiederholungen kann zwischen einzelnen Individuen stark variieren, ist aber bei jeder Person immer gleich, das heißt jede Körperzelle eines Menschen zeigt die gleiche Anzahl von Wiederholungen.

Wenn die DNA-Diagnostik anhand von Haarproben erfolgt, kann bei noch wachsenden Haaren aus den Wurzelscheidezellen genug DNA-fähiges Material gewonnen werden. Bei ausgewachsenen und ausgefallenen Haaren sind allerdings kaum noch Körperzellen zu finden. Alte oder anderweitig geschädigte DNA liegt nur in kleinen Bruchstücken vor: Den Mainzer Wissenschaftlern ist es nun gelungen, eine Vermehrung dieser Abschnitte mit Hilfe der Polymerasekettenreaktion wesentlich zu vereinfachen. Wie Klaus Bender vom Institut für Rechtsmedizin erläutert, ist man bemüht möglichst viele solcher Merkmale bei begrenzten Mengen an stark geschädigter DNA in einer Reaktion untersuchen zu können. In einem solchen Multiplex kann man jedoch gewöhnlich nur fünf bis sieben Merkmale unterbringen. Bei der neuen Methode werden zwei Multiplexe für die Polymerasekettenreaktion vereinigt und danach durch ein spezielles Verfahren wieder voneinander getrennt.

Zur Plasmaheizung der Fusionstestanlage ITER wurde eine im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching entwickelte neuartige Hochfrequenz-Ionenquelle ausgewählt. „Für das IPP ist dies ein großer Erfolg, der eine vieljährige Entwicklungsarbeit krönt“, freute sich Bereichsleiter Dr. Eckehart Speth.

ITER (lat. „der Weg“) ist der nächste große Schritt der weltweiten Fusionsforschung. Die Anlage soll zeigen, dass sich aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnen lässt. In Zusammenarbeit von sieben Partnern – Europa, Japan, USA, Russland, China, Indien und Südkorea – soll der Bau der Anlage im kommenden Jahr im südfranzösischen Cadarache beginnen. Zum Zünden der Fusionsreaktionen muss es gelingen, den Brennstoff – ein dünnes ionisiertes Wasserstoffgas, ein „Plasma“ – auf Temperaturen von über 100 Millionen Grad aufzuheizen. Bei ITER soll dies etwa zur Hälfte die „Neutralteilchen-Heizung“ übernehmen: Schnelle Wasserstoffatome, die in das Plasma hineingeschossen werden, geben beim Zusammenstoßen ihre Energie an die Plasmateilchen ab. Heutige Anlagen erreichen damit auf Knopfdruck ein Mehrfaches der Sonnentemperatur.

So funktioniert die Neutralteilchen-Heizung: Um Wasserstoffatome beschleunigen zu können, müssen sie zunächst als geladene Teilchen – als positive oder negative Ionen – für elektrische Kräfte greifbar werden. In einer Plasmaquelle werden deshalb zunächst aus neutralem Wasserstoffgas durch Elektronen-Entzug positiv geladene Wasserstoffionen erzeugt, die anschließend durch hintereinander liegende Elektroden abgesaugt und beschleunigt werden. Vor dem Einschießen in das Plasma muss der Ionenstrahl wieder neutralisiert werden, weil geladene Teilchen durch das Magnetfeld des Plasmakäfigs abgelenkt würden: Dazu durchlaufen die Ionen einen Gasvorhang. Die meisten nehmen hier das fehlende Elektron wieder auf und fliegen als schnelle Neutrale weiter; der geladene Rest wird mit einem magnetischen Ablenksystem aus dem Strahl herausgezogen.

Die Großanlage ITER stellt jedoch neue Anforderungen: Zum Beispiel müssen die Teilchen noch drei- bis viermal schneller sein als bisher, damit sie tief genug in das voluminöse Plasma eindringen können. Neue technische Lösungen wurden nötig: Denn die bisher genutzten positiv geladenen Ionen lassen sich um so schlechter neutralisieren, je schneller sie sind – bei den für ITER gewünschten Geschwindigkeiten von 9000 Kilometern pro Sekunde fast gar nicht mehr. „Für ITER muss man daher zu negativ geladenen Ionen übergehen, die auch bei hohen Geschwindigkeiten gut neutralisierbar sind,“ erklärt Dr. Eckehart Speth. Sie lassen sich allerdings wesentlich schwieriger handhaben als positive Ionen: Das zusätzliche Elektron, das für die negative Ladung der Partikel verantwortlich ist, ist nur locker gebunden und entsprechend leicht wieder zu verlieren.

Um die fragilen Objekte für ITER herzustellen, setzte das IPP auf eine so genannte Hochfrequenz-Quelle. Die im IPP entwickelte neuartige Teilchenquelle bietet erhebliche Vorteile. Zum Beispiel ist sie besonders robust und wartungsarm. In einer Vorform schon länger am IPP-Experiment ASDEX Upgrade eingesetzt, arbeitet man seit 2002 daran, sie für die ITER-Ansprüche weiterzuentwickeln (siehe: Hintergrund – Entwicklung einer Hochfrequenz-Ionenquelle für ITER). Die Ergebnisse haben jetzt das ITER-Team überzeugt: „Neue Technik braucht Zeit, bis sie sich durchsetzt“, meint Dr. Speth.

Beendet ist die Entwicklungsarbeit mit der nun gefallenen Entscheidung jedoch noch nicht. Im IPP wird demnächst ein weiterer Teststand für eine Quelle in halber ITER-Größe aufgebaut. Hierfür wurden dem Instiut jetzt vom Bundesforschungsministerium zusätzliche 0,6 Millionen Euro zugesprochen. An dem Teststand soll geprüft werden, ob der Teilchenstrahl den ITER-Anforderungen genügen kann. Das System in Originalgröße soll anschließend das italienische Fusionsinstitut der ENEA in Padua untersuchen.  imi

Mikrosystemtechnik schafft immer mehr Arbeitsplätze

Studie: Deutschland wird seinen Marktanteil weltweit auf 21 Prozent steigern / Auf dem 4. Mikrosystemtechnikkongress in Darmstadt diskutieren rund 800 Experten

Mikrosystemtechnik wird in den kommenden Jahren in Deutschland neue Arbeitsplätze schaffen und einen wachsenden Anteil an der Wertschöpfung haben. Das ist das Ergebnis einer aktuellen Studie von Prognos, die auf dem heute beginnenden 4. Mikrosystemtechnikkongress in Darmstadt vorgestellt wurde. Bis zum Jahr 2020 werde die Zahl der direkt oder indirekt mit der Mikrosystemtechnik verbundenen Arbeitsplätze um mehr als ein Viertel von derzeit 754.000 auf 963.000 steigen. Der Marktanteil Deutschlands am weltweiten Gesamtumsatz der Mikrosystemtechnik dürfte von derzeit 19 auf 21 Prozent wachsen.

"Die Zukunftsprognosen für Beschäftigtenzahlen in Deutschland und den Umsatz im In- und Ausland sind überdurchschnittlich positiv, sagt Wolf-Dieter Lukas, Abteilungsleiter für Schlüsseltechnologien im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Die Forschungsförderung des Bundes habe dafür wesentliche Beiträge geleistet. Die Förderung der Mikrosystemtechnikbranche werde künftig breiter aufgestellt und sich noch stärker an Gesamtlösungen orientieren, so Lukas.

"Die Mikrosystemtechnik ist für unsere Volkswirtschaft von großer Bedeutung, sagt der Präsident des VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik Alf Henryk Wulf. Die weitaus größten Standortimpulse erwartet die Branche gerade in den Bereichen, die besonders stark auf Entwicklungserfolge in der Mikrosystemtechnik angewiesen sind: Energieeffizienz, E-Mobility und Smart Grids. Das zeigt eine aktuelle Umfrage unter den 1.300 VDE-Mitgliedsunternehmen und Hochschulen der Elektro- und Informationstechnik. Auch in den nächsten zehn Jahren wird Deutschland seine internationale Spitzenposition gerade auf diesen wichtigen Innovationsfeldern behaupten, sagt Wulf.

Besondere Schwerpunkte des Kongresses sind die Anwendungen der Mikrosystemtechnik, zum Beispiel in der Medizintechnik, Diagnostik, in mikrooptischen Systemen sowie in der Automobiltechnik und Messtechnik. Trotz des fortgeschrittenen Reifegrads der Mikrosystemtechnik sind sehr viele Beiträge den technologischen Grundlagen, also Materialien und Mikrofertigungsverfahren gewidmet. Diese Grundlagen entwickeln sich ständig weiter, zum Beispiel in Richtung der Mikro-Nano-Integration. "Die Vielfalt der Einsatzgebiete, in denen die Mikrosystemtechnik zum Einsatz kommt, ist groß. Unser Lebensalltag ist von Mikrosystemen durchdrungen, ohne dass es den Nutzern bewusst ist, sagt der wissenschaftliche Tagungsleiter, Professor Helmut F. Schlaak von der Technischen Universität Darmstadt.

Vorgestellt wurde außerdem ein neues Lehrbuch "Mikrotechnologie für Ausbildung, Studium und Weiterbildung. Darin sind Trends der sich dynamisch entwickelnden Branche für die Ausbildung des Nachwuchses in Forschung und Industrie aufbereitet.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung und der VDE richten den Mikrosystemtechnikkongress alle zwei Jahre aus. Er ist das größte Forum der Branche.

"Wundermaterial" Perowskit revolutioniert LEDs

Flexible Farbdisplays künftig günstig und leicht herzustellen

Cambridge/Oxford/München (pte003/11.08.2014/06:05) – Mit der
Hybrid-Form des sogenannten Perowskit-Materials lassen sich LEDs leicht
und günstig produzieren. Dieses Material wandelt Licht in Elektrizität
äußerst effizient um. Mit dieser Entwicklung revolutionieren Forscher
der University of Cambridge http://cam.ac.uk in Zusammenarbeit mit der Oxford University http://ox.ac.uk und der Ludwig-Maximilians-Universität München zahlreiche
Anwendungsbereiche der LED-Technik. "Diese Technologie hat großes
Potenzial für die ständig wachsende Flachbildschirm-Industrie", meint
der Cambridge-Student Zhi-Kuang Tan.

Zukunft für Farbdisplays

Als Perowskit wird eine Material-Gruppe mit einer ausgeprägten
Kristallstruktur bezeichnet. Diese Gruppe ist aufgrund ihrer
supraleitenden und ferroelektrischen Eigenschaften interessant. Speziell
aufgrund seiner effizienten Umwandlung von Licht in elektrische Energie
hat dieses Material großes Zukunftspotenzial in diversen
LED-Einsatzbereichen. "Dieses Material kann einfach eingestellt werden,
um Licht in einer Vielzahl von Farben abzusondern. Somit ist dieser
Stoff extrem nützlich für Farbdisplays, Beleuchtungen und optische
Kommunikationsmittel", so der Cambridge-Student.

Die Perowskite, die verwendet wurden, um die LEDs herzustellen, sind
metallorganische Halogenid-Perowskite. Sie enthalten eine Mischung aus
Blei, kohlenstoffbasierenden Ionen und Halogenide, welche Halogenionen
genannt werden. Diese Stoffe von Perowskite sind leicht löslich. Wenn
sie trocknen, bilden sie kleine Perovskite-Kristalle und sind deshalb
leicht und vor allem günstig herzustellen. "Solche einfachen
Prozessmethoden haben überraschenderweise auch sehr saubere
Halbleitereigenschaften, ohne nachträglich komplexe Reinigungsverfahren
zu benötigen", unterstreicht der Programmleiter Richard Friend.

LEDs mit mehr Effizienz

Das Forschungsteam der drei Universitäten ist derzeit auf der Suche, die
Effizienz der LEDs zu erhöhen und sie für Diodenlaser zu verwenden.
Diese Laser werden in einer Reihe von wissenschaftlichen, medizinischen
und industriellen Anwendungen, wie etwa Materialbearbeitung und
Medizintechnik, eingesetzt. Die ersten kommerziell verfügbaren
LED-Bauelemente auf Basis des Perowskit-Materials werden in den nächsten
fünf Jahren zur Verfügung stehen.