Lebende Zelle kann Laser erzeugen
Lichtproduzierende Qualle als Vorbild
 
Laser: Zelle sondert einen Laserstrahl ab (Foto: aboutpixel.de/G.K.)

Boston (pte002/14.06.2011/06:00) – Laserstrahlen werden in der modernen Technik häufig angewandt und bislang ausschließlich durch feste Materialen erzeugt. Nun ist es Forschern erstmals gelungen lebende Zellen dazu zu bringen, Laser zu erzeugen. Zwar misst der resultierende Laser nur 20 Millionstel Meter, trotzdem ist den Forschern damit ein Durchbruch gelungen, berichtet die BBC. Als Vorbild dienten Zellen, die einer Qualle entnommen wurden und ein Licht-produzierendes Enzym absondern können. Die von den Forschern entwickelten Zellen geben nun, wenn sie schwachem blauen Licht ausgesetzt sind, einen gezielten grünen Laserstrahl ab.

Mögliche Anwendungsgebiete für die Zellen sind Hightech-Mikroskope und lichtbasierte Therapien. Der Durchbruch gelang zwei Forschern des Wellman Center für Photomedicine des Massachusetts General Hospital http://www.massgeneral.org . Sie konnten nun erstmals lebende Zellen dazu bringen, Laser zu erzeugen. Der Schlüssel zu ihren Forschungen ist das sogenannte Green Fluorescent Protein (GFP), ein lichterzeugendes Protein, das ursprünglich bei Quallen gefunden und in der Wissenschaft bereits ausführlich untersucht wurde.

Die Forscher haben nun Zellen einer menschlichen Niere dazu gebracht, das GFP zu erzeugen. Die Zellen wurden dann zwischen zwei winzigen Spiegeln platziert um sie mit Licht fluten zu können. Werden sie nun blauem Licht ausgesetzt, geben die genetisch modifizierten Zellen grünes Laserlicht ab. Die Zellen werden dabei nicht beschädigt und bleiben lebendig. Sobald das Protein zerstört werde, heile sich die Zelle ganz von alleine, so die Forscher.

Erster Leitfaden zum Eigenverbrauch von Solarstrom in Industrie und Gewerbe

Solarpraxis informiert zu Selbstversorgung und Kosteneinsparpotenzialen für Unternehmen

Berlin, 18.11.2013. Die Solarpraxis AG hat den ersten Leitfaden zum Eigenverbrauch von Solarstrom in Industrie und Gewerbe veröffentlicht. Jedes dritte Unternehmen beschäftigt sich nach einer neuen Studie der Deutschen Industrie- und Handelskammer konkret damit, seine Energie selbst zu erzeugen. Der Leitfaden bietet interessierten Unternehmen sowie  Installateuren und Bankenvertretern, die neue Geschäftsfelder erschließen wollen, in kompakter Form Orientierungshilfe in diesem neuen Marktfeld. Die Veröffentlichung kann unter www.solarpraxis.de/engineering kostenfrei heru ntergeladen werden.

Pressebilder zur freien Verwendung finden Sie hier: ftp://ftp491725:AByhudaWYXequ1Eh@ftp.solarpraxis.de

Ein Schnelltest ermittelt zügig, ob sich eine Photovoltaik-Anlage zur Selbstversorgung für den jeweiligen Betrieb lohnen kann. Daneben informiert der Leitfaden zu verschiedenen Betreibermodellen, zur optimalen Anlagenauslegung und zu Möglichkeiten, den Eigenverbrauchsanteil zu steigern. Die technischen, rechtlichen und steuerlichen Besonderheiten einer Eigenverbrauchsanlage werden ebenso erläutert wie Fragen zu Wirtschaftlichkeit, zur Finanzierung und Versicherung. 

?Neben der Reduktion der Energiekosten geht es den meisten Gewerbe- und Industriebetrieben darum, sich von steigenden Strompreisen unabhängig zu machen, wenn sie sich zu Eigenverbrauchslösu ngen informieren?, erklärt Fabian Krömke, Projektleiter Gutachten der Solarpraxis AG. ?In letzter Zeit haben wir zu diesem Thema immer mehr Anfragen erhalten und wollen Interessierten mit dem Leitfaden erste Hilfestellungen geben.? Die Veröffentlichung wurde von den projekterfahrenen Ingenieuren der Solarpraxis gemeinsam mit externen Fachleuten wie Rechtsanwälten und Steuerberatern erstellt.

Interessant ist der Eigenverbrauch von Solarstrom für viele Branchen, beispielsweise das Hotelgewerbe, den Einzelhandel, die chemische Industrie, das Handwerk oder Krankenhäuser.

Die Solarpraxis AG ist einer der größten Wissensdienstleister für den Bereich erneuerbare Energien. Die Engineering-Abteilung setzt seit mehr als 15 Jahren Anlagenplanungen um. Die Solarpraxis-Ingenieure arbeiten außerdem als bankengelistete und TÜV zertifizierte Gutachter und erstellen neben technischen Dokumentationen u. a. Ertrags- und Eigenverbrauchsgutachten.

Über die Solarpraxis AG
Die Berliner Solarpraxis wurde 1998 als GbR von Dipl.-Ing. Karl-Heinz Remmers und Kay Neubert gegründet. Seit 2006 wird die Solarpraxis AG an der Börse gehandelt. Als eines der führenden Beratungs- und Dienstleistungsunternehmen der Erneuerbare-Energien-Branche beschäftigt die Unternehmensgruppe über 80 Mitarbeiter in den Bereichen Engineering, Verlag und Konferenzen sowie Public Relations, Neue Medien und Kommunikationsdesign.*

www.solarpraxis.de

Erfolgreicher Abschluss der Photovoltaic Technology Show 2008 Europe: Über 4.300 Teilnehmer auf der weltweit bedeutendsten Messe für Photovoltaik-Produktionstechnik in München

Berlin, 10. April 2008: Die internationale Leitmesse für Photovoltaik-Produktionstechnik wächst genauso rasant wie die Solarbranche: 176 Unternehmen aus 21 Ländern präsentierten ihre neuen Maschinen und Produkte vom 2. bis 4. April auf der PHOTON Photovoltaic Technology Show Europe 2008 in München. Das entspricht einer Steigerung um 60 Prozent im Vergleich zur Messepremiere 2007. Die Schau in der Neuen Messe München wurde begleitet von vier Fachkonferenzen. Rund 3.500 Teilnehmer aus 45 Ländern informierten sich dort über die neusten Trends bei Solarsilizium, Produktionstechnologien, Investitionsmöglichkeiten und Solarglas. Die wichtigsten Konferenzergebnisse lauten:
* Solarstrom wird in den ersten Märkten gegenwärtig konkurrenzfähig zu konventionell erzeugtem Strom.
* Die Branche erwartet in den kommenden Jahren ein weiterhin starkes Wachstum bei schnell sinkenden Produktionskosten.
* Ein Überangebot an Solarmodulen wird es vorerst nicht geben, sodass weiterhin die Hersteller die Preise bestimmen können.

Alles dreht sich um Silizium: Der Rohstoff für rund 90 Prozent aller Solarmodule wird zwar in immer größeren Mengen produziert, doch die Nachfrage wächst noch schneller. So berichtete Michael Rogol, Analyst bei PHOTON Consulting, auf der 6th Solar Silicon Conference über Spotmarktpreise von bis zu 515 Dollar pro Kilogramm. Der Durchschnittspreis ab Hersteller ist seit 2004 von 32 auf rund 70 Dollar je Kilogramm gestiegen. Die Produktionskosten liegen indes bei durchschnittlich 36 Dollar je Kilogramm. Angesichts dessen ist leicht nachvollziehbar, dass die Zahl der Neueinsteiger in diesem Bereich explodiert: Gab es bei der ersten Solarsiliziumkonferenz 2004 weltweit nur sieben Hersteller von hochreinem Silizium, so dürften es dieses Jahr bereits 72 sein. Weitere 101 Unternehmen planen den Einstieg für 2009 oder später. Von den insgesamt 173 Unternehmen, die somit in diesem Bereich aktiv sind, haben 13 auf der Konferenz ihre Pläne vorgestellt: beachtliche 201.000 Tonnen Pro
duktionskapazität könnten demnach allein bei diesen 13 Unternehmen in den nächsten Jahren in Betrieb gehen. Das entspricht dem Vierfachen der Weltproduktion 2007. Die Schätzungen für die nahe Zukunft gehen jedoch weit auseinander. Während Rogol die Siliziumproduktion für das Jahr 2010 bei 240.000 Tonnen sah, gaben sich die Vertreter etablierter Hersteller wie REC und Hemlock mit 120.000 bis 130.000 Tonnen deutlich zurückhaltender.

Einig waren sich die Teilnehmer darin, dass die Nachfrage bis auf Weiteres das Angebot übertreffen wird. Denn die Kosten für Solarstrom befinden sich inzwischen an der Schwelle zur "Grid Parity" – der Konkurrenzfähigkeit zu Strom aus konventioneller Erzeugung, wie Jon André Lokke von der norwegischen REC Group in seinem Beitrag auf der Investorenkonferenz betonte. Im Jahr 2007 konnten große Anlagen von REC in sonnigen Ländern Solarstrom zu Kosten von 15 Eurocent produzieren, sagte Lokke. 2010 will REC bei 7 Cent liegen, 2012 bei 5 Cent je Kilowattstunde. Der nach Marktkapitalisierung weltgrößte Solarkonzern liegt damit in einer Größenordnung, die konventionellen Kraftwerksbetreibern einen gehörigen Schrecken einjagen könnte. Auch andere führende internationale Photovoltaikunternehmen wie First Solar, Suntech Power und Evergreen wollen die Produktionskosten für ihre Module in den nächsten Jahren um 40 bis 50 Prozent senken, teilten sie in München mit. Allerdings warnte Jo
onki Song von PHOTON Consulting, dass sich das in den letzten Jahren erreichte Tempo bei der Kostensenkung von jährlich 12 bis 15 Prozent auf 6 bis 11 Prozent abschwächen könnte, wenn sich aufgrund des schnellen Wachstum weitere Engpässe bei Produktionsequipment und Verbrauchsmaterialen wie beispielsweise eisenarmem Glas ergeben. PHOTON hat hierzu bereits eine "PV Glass Conference" initiiert, um die beim Silizium gemachten Fehler vermeiden zu helfen.

PHOTON Photovoltaic Technology Show Europe 2009: 4. bis 6. März 2009 in München.
PHOTON Photovoltaic Technology Show Asia 2009: 27. bis 29. Mai 2009 in Shenzhen (China).

Weitere Infos zur Messe und den Kongressen: www.photon-expo.com

Weitere Infos zu Photon: www.photon.de

Modifiziertes Aluminium ist doppelt so hart

Neuer Kompositwerkstoff für 3D-Drucker soll vor allem in der Luftfahrt zum Einsatz kommen

Prototyp: Härteres Aluminium für den 3D-Druck (Foto: Sergey Gnuskov/en.misis.ru)

Moskau (pte004/11.10.2018/06:10) – Forscher der National University of Science and Technology MISiS (NUST) http://en.misis.ru machen 3D-gedruckte Aluminiumprodukte nun härter und
widerstandsfähiger. Hierfür nutzen sie einen Modifikator, der auf
Nitriden und Aluminiumoxiden basiert und durch Verbrennung gewonnen
wird. Dieser lässt einen neuen Kompositwerkstoff entstehen, der den
Experten nach doppelt so stark ist wie vergleichbare Materialien, die im
3D-Druck auf Basis von Aluminiumpulver verwendet werden.

Aluminium versus Titan

"Wir haben eine Technologie entwickelt, um die Stärke von
Aluminium-Verbundstoffen, die bei 3D-Druckverfahren zum Zug kommen,
deutlich zu verbessern", erklärt Alexander Gromov, Professor am
Department for Non-Ferrous Metals and Gold der NUST MISiS. Es gehe dabei
darum, die spezifischen Eigenschaften derartiger Materialien gezielt zu
verändern. "Ziel ist es, die Charakteristiken dieser Produkte mehr in
Richtung einer Titanlegierung zu trimmen: Titan ist rund sechsmal so
hart wie Aluminium, aber seine Dichte ist um das 1,7-Fache höher",
betont der Experte.

Gerade für die Luftfahrtindustrie sei Titan nämlich eigentlich der
optimale Werkstoff. "Für den 3D-Druck ist dieses Material aber aufgrund
der besonders großen Brand- und Explosionsgefahr bei der Verwendung von
Pulvern nicht brauchbar", gibt Gromov zu bedenken. Deshalb setze man auf
Aluminium als Alternative, das im Gegensatz zu Titan sehr leicht und
gut formbar ist. "Normales Aluminium ist aber nicht stark genug, um den
Belastungen, die in der Luftfahrt auftreten, standzuhalten. Die Lösung
liegt also darin, den Härtegrad von Aluminium zu erhöhen."

"Innovativer Modifikator"

Dies gelingt Gromov laut eigener Beschreibung, indem er einen
"innovativen Modifikator" verwendet, der sich durch Verbrennung gewinnen
lässt. "Verbrennungsprodukte wie Nitride und Aluminiumoxide eignen sich
besonders gut, um Oberflächen mit speziellen Nanoschichten zwischen
einzelnen Partikeln herzustellen. Die besonderen Eigenschaften und
Strukturen dieser Oberflächen erlauben es, die Partikel sehr eng an das
Aluminium zu binden. Als Resultat kann die Härte des dadurch
entstehenden Kompositmaterials verdoppelt werden", so der
Wissenschaftler.

Revolutionäre Lasertechnik für Chemie-Sensor

Frequenzkämme lassen sich auf einem einzigen Chip auf sehr einfache und robuste Weise erzeugen

Laser mit ganz speziellen spektralen Eigenschaften (Grafik: tuwien.ac.at)

Wien (pte021/11.12.2018/13:30) – Wissenschaftler der Technischen Universität Wien (TU Wien) http://tuwien.ac.at haben eigenen Angaben nach eine "revolutionäre Technik" entwickelt, um
ganz spezielles Laserlicht zu erzeugen, das aus verschiedenen Frequenzen
besteht und sich bestens für chemische Sensoren eignet. Details wurden
im Fachjournal "Nature Photonics" präsentiert.

Chemielabor im Millimeter-Format

Mit der neuen Technologie, die bereits zum Patent angemeldet wurde,
lassen sich sogenannte Frequenzkämme auf einem einzigen Chip auf sehr
einfache und robuste Weise erzeugen. Schon mit zwei Frequenzkämmen ist
es relativ einfach möglich, ein Spektrometer zu bauen. "Dabei nützt man
Schwebungen zwischen verschiedenen Frequenzen aus, ähnlich wie sie in
der Akustik auftreten, wenn man zwei verschiedene Töne mit ähnlicher
Frequenz hört. Wir verwenden diese neue Methode, weil sie ohne
bewegliche Teile auskommt und entwickeln damit ein Chemielabor im
Millimeter-Format", so Forschungsleiter Benedikt Schwarz.

An der TU Wien werden Frequenzkämme mit einer ganz speziellen Art von
Lasern hergestellt – mit sogenannten "Quantenkaskadenlasern". Dabei
handelt es sich um Halbleiterstrukturen, die aus vielen verschiedenen
Schichten bestehen. Wenn man elektrischen Strom durch die Struktur
schickt, sendet sie Laserlicht im Infrarotbereich aus. Die Eigenschaften
des Lichts kann man steuern, indem man die Geometrie der
Schichtstruktur passend wählt.

Robustheit des Frequenzkammes

"Mithilfe eines elektrischen Signals mit einer ganz bestimmten Frequenz
können wir unsere Quantenkaskadenlaser gezielt beeinflussen und bekommen
eine Reihe von Lichtfrequenzen, die alle miteinander gekoppelt sind",
sagt Johannes Hillbrand, Erstautor der Publikation. Das Phänomen
erinnere an Schaukeln auf einem Schaukelgerüst – wenn man nicht die
einzelnen Schaukeln anstößt, sondern in der richtigen Frequenz am Gerüst
wackelt, kann man alle Schaukeln dazu bringen, in bestimmten
gekoppelten Mustern zu schwingen.

"Der große Vorteil unserer Technik ist die Robustheit des
Frequenzkammes", unterstreicht Schwarz. Ohne diese Technik sind die
Laser extrem empfindlich gegen Störungen, wie sie außerhalb des Labors
unvermeidlich sind – etwa Temperaturschwankungen oder Reflexionen, die
einen Teil des Lichts wieder in den Laser zurücksenden. "Unsere Technik
kann mit sehr geringem Aufwand realisiert werden und eignet sich daher
hervorragend für praktische Anwendungen selbst in schwierigen
Umgebungen. Die benötigten Bauelemente findet man heute im Grunde in
jedem Mobiltelefon", betont Schwarz.

Dass der Quantenkaskadenlaser einen Frequenzkamm im Infrarotbereich
erzeugt, ist deshalb wichtig, weil viele wichtige Moleküle genau in
diesem Bereich am besten detektiert werden können. "Verschiedene
Luftschadstoffe, aber auch Biomoleküle, die für die medizinische
Diagnostik eine wichtige Rolle spielen, absorbieren ganz bestimmte
Lichtfrequenzen im Infrarotbereich. Man bezeichnet das oft auch als
optischen Fingerabdruck des Moleküls", verdeutlicht Hillbrand. "Wenn man
also misst, welche Infrarot-Frequenzen von einer Gasprobe absorbiert
werden, kann man ganz genau sagen, welche Stoffe sie enthält."

Ökologisch Bauen und Wohnen mit KARDEA
Kardea schafft Werte
 
KARDEA-Haus
[ Fotos ]

Rohrbach (pts008/10.12.2012/09:30) – KARDEA baut mit der Natur und macht sich dabei die Vorteile biologischer, nachhaltiger Baustoffe zu Nutze. Durch den kompromisslosen Einsatz ökologischer Materialien wie Holz, Stroh, Schilf, Lehm und Hanf schafft KARDEA ein optimales, gesundes Wohnklima.

Für KARDEA Wohnprojekte wird Holz wegen seiner günstigen Umweltbilanz als Baustoff erster Wahl verwendet und mit ökologischen Dämmmaterialien, Lehmbauplatten und Kalkputzen kombiniert. Viele der verwendeten Materialien werden aus dem näheren Umkreis bezogen, wie z.B. Schilf und Stroh aus der Region Neusiedler See.

Wer baut Ihr KARDEA-Haus?

KARDEA bündelt die kompetenzen einzelner, in der Baubranche erfahrener Partner, die ihr bauökologisches Fachwissen in die Entwicklung hochwertiger natürlicher Bauformen einfließen lassen. Dabei arbeitet sie eng mit Baubiologen, Umweltmedizinern und Forschungsinstituten zusammen. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse werden dadurch laufend in die Planung und Umsetzung von KARDEA-Bauprojekten einbezogen.

Unternehmens-Mission

KARDEA sucht Schritt für Schritt Lösungen für heutige Probleme wie Ressourcenraub, Klimaschäden, Entsorgung unseres Wohlstandsmülls und Zivilisationskrankheiten, die im Zusammenhang mit der Schaffung von Wohnraum stehen.

Herkömmliche Baumethoden verschlingen enorme Energieressourcen und produzieren erhebliche Rückstände. KARDEA sieht sein Ziel und seine Verantwortung darin, neue Wege zu gehen, eine Umkehr von vielen Fehlentwicklungen einzuleiten und die natürliche Schönheit wieder sichtbar werden lassen. Für seine Bewohner ist KARDEA die ausdrucksform ihres Lebensstils.

Bei der Gestaltung und Innenausstattung stehen die Lebensqualität und die Gesundheitsbedürfnisse der künftigen Bewohner im Mittelpunkt. Wegen ihres gesunden Raumklimas sind KARDEA Häuser für Menschen mit Allergien oder Immunschwächen optimal geeignet.

Das KARDEA-Prinzip

KARDEA vermeidet jeden Sondermüll von vornherein und hinterlässt keine schädlichen Abfälle. Das Unternehmen verwendet Klima- und Ressourcenschonende Materialien, vermeidet Schadstoffe und erzeugt dadurch ein gesundes Raumklima. KARDEA nutzt erneuerbare Energien und vertraut auf die Stärken der Region.

Diese Prinzipien geben Antworten auf die Herausforderungen, mit denen die Baubranche heute konfrontiert ist. Bedenkliche Entwicklungen wie der verschwenderische Umgang mit begrenzt verfügbaren Ressourcen, klimaschädigende Produktionsprozesse und die Verwendung problematischer Baustoffe sind für KARDEA Anlass zu einer Trendumkehr.

Das KARDEA-Haus

Doppelhäuser verbinden auf ideale Weise die Philosophie des ressourcenschonenden Bauens mit dem Gefühl der Freiheit, das in einem Einfamilienhaus erlebt wird. Wie bei einer Reihenhausanlage wird bei der benötigten Bauplatzfläche eingespart, gleichzeitig ist individuelles Wohnen möglich, weil nur an einer Außenwand ein Berührungspunkt mit dem Nachbarn besteht.

Der private Freiraum erstreckt sich dreiseitig um das Haus und ermöglicht vielfältige Nutzungsmöglichkeiten auf einer überschaubaren Fläche, die bis ins hohe Alter noch selbst gepflegt werden kann, ohne Sklave des eigenen Gartens zu werden.

Aus ökologischer Sicht stellt das Doppelhaus die ressourcenschonende Lösung in neuen Einfamilienhaus-Siedlungen dar, da auf einem Bauplatz von ca. 850m^2 zwei Wohneinheiten geschaffen werden können, die optisch den Charakter eines Einfamilienhauses besitzen. Im Gegensatz zu Reihenhauszeilen bleibt das gewohnte Ortsbild erhalten und die Umwelt wird geschont.

In Planung: Doppelhaussiedlung Pöttelsdorf im Burgenland.

In einem neu aufgeschlossenen Wohnbaugebiet inmitten der Weingärten des Weinbauortes Pöttelsdorf mit 700 Einwohnern liegt der Bauplatz der Doppelhaussiedlung. Die herrliche Lage am Fuße des im Naturpark Rosalia gelegenen Rohrbacher Kogels direkt am Kogelradweg B30 und mit Verbindung zum Neusiedler See Radweg B10 macht den Lebensmittelpunkt der KARDEA Hausbewohner automatisch zu ihrem Erholungs- und Freizeitzentrum.

Energiekonzept

Die Photovoltaikanlage liefert nicht nur die notwendige Energie zum Betreiben der Wärmepumpe, sie ermöglicht auf Wunsch durch den im Sommer produzierten Überschuss auch eine umweltschonende Kühlung des Gebäudes zum Nulltarif . Der gekoppelte kleine Grundofen reduziert an den wenigen wirklich kalten Tagen die Temperaturdifferenz der Wärmepumpe und liefert direkt im Wohnraum wohlige Strahlungswärme. Die Wärmeabgabe erfolgt über Flächenheizsysteme im Fußboden und/oder in der Wand im Niedertemperaturbereich.

Auf Wunsch baut die Firma auch individuell geplante Häuser, allerdings stets unter Berücksichtigung der KARDEA-Prinzipien, die eine baubiologisch, ökologisch und gesundheitlich wertvolle Bauweise gewährleisten.

Kardea unterstützt Sie von Beginn an, sowohl bei professioneller Finanzierungsplanung (weitere Informationen unter beratung@kardea.at) als auch bei allen technischen Umsetzungen durch das gesamte Partnernetzwerk.

Neues System verbessert Erkennung um Faktor 1.000
 
Nanoröhrchen: Größere Oberfläche steigert Sensibilität (Foto: Fabien Schnell)

Saint-Louis/Strasbourg (pte022/01.06.2012/13:55) – Forscher des Deutsch-Französischen Forschungsinstituts des CNRS http://cnrs.fr und der Université de Strasbourg http://unistras.fr arbeiten an einem Sprengstoffdetektor mit enorm hoher Empfindlichkeit. Dieser verbessert die Leistungsfähigkeit aktueller Systeme und den Faktor 1.000 und nimmt sich die Kleidermotte zum Vorbild. Die Wissenschaftler haben ihren Fortschritt nun im Journal Angewandte Chemie publiziert.

Erster Nachweis geglückt

Konkret geht es um die Identifikation von Molekülen des Stoffes Trinitrotoluen, auch bekannt unter dem Kürzel TNT. Detektoren, wie sie heute im Einsatz sind, weisen eine Empfindlichkeit von einem Teilchen pro Mrd. Teilchen (ppb) auf, was für die Sicherung auf Flughäfen zu wenig sein kann.

Die Entwicklung aus dem CNRS erhöht die Sensibilität dramatisch, nämlich auf 800 ppq, was 800 Molekülen unter einer Brd. Molekülen entspricht, einer Steigerung um etwa das Tausendfache. Damit liegt das Gerät auf Nasenhöhe mit ausgebildeten Spürhunden. Der Nachweis ist unter kontrollierten Bedingungen bereits geglückt.

Große Oberfläche steigert Empfindlichkeit

Als natürliches Idol dient dabei die Motte. Die Antennen der Insekten bestehen aus etwa einen Millimeter großen Strängen, die unmittelbar an das sensorische Nervensystem angeschlossen sind. Damit können die Tiere selbst geringste Konzentrationen der Lockstoffe potenzieller Partner erfassen. Diese Struktur wollten die Forscher imitieren.

Ihr Detektor besteht aus einem winzigen Silizium-Balken mit einer Größe von etwa 200 mal 30 Mikron. Auf diesem sind eine halbe Mio. vertikal angeordneter Nanoröhrchen aus Titandioxid angebracht, die die Oberfläche der Konstruktion und somit die Chance auf das Einfangen einzelner Moleküle vergrößern.

Nun möchte man die Erfindung anpassen, um sie auch zum Nachweis anderer Substanzen einsetzen zu können. Darunter fallen andere Sprengstoffe als auch verschiedene, organischer Schadstoffe sowie diverse Drogen, die niedrige Flüchtigkeit aufweisen.

Neue Tandem-Solarzelle ist extrem effizient

Helmholtz-Wissenschaftler kombinieren Dünnschichtzelle aus CIGSe geschickt mit Perowskit

Sonnige Aussichten mit neuer Tandemzelle (Foto: Norbert Staub, Rikon/pixelio.de)

Berlin
(pte020/01.02.2019/13:30) – Tandem-Solarzellen werden jetzt noch
leistungsfähiger – zumindest sagen das Forscher des Helmholtz-Zentrums
Berlin für Materialien und Energie (HZB) http://helmholtz-berlin.de und Kollegen der TU Eindhoven http://tue.nl/en . Die selbstproduzierte und charakterisierte Tandem-Solarzelle aus
Perowskit- und CIGSe-Halbleitern ist so effizient, dass sie bei stabiler
Leistung 21,6 Prozent des Sonnenspektrums in elektrische Energie
umwandelt. Details wurden im Fachjournal "ACS Energy Letters"
publiziert.

Effektives Schichtverfahren

Tandem-Solarzellen bestehen aus zwei Halbleitern mit verschiedenen
Bandlücken. Daher können sie einen größeren Anteil des Sonnenspektrums
zur Stromerzeugung nutzen. Um ihr Ziel zu erreichen, haben die
Wissenschaftler eine hauchdünne, konform wachsende Zwischenschicht auf
die CIGSe-Dünnschicht der Solarzelle aufgetragen und danach die
Perowskitschicht aufgeschleudert. Dabei nutzten die Forscher ein
simples, robustes Produktionsverfahren, das sich zudem für die
Aufskalierung auf große Flächen eignet.

Der sehr hohe Wirkungsgrad der ultradünnen Dünnschicht-Tandem-Solarzelle
kann durch weitere Optimierung von 21,6 Prozent bis auf über 30 Prozent
erhöht werden. Zwar schaffen Tandemzellen aus Silizium und Perowskit
noch höhere Wirkungsgrade als die neuen CIGSe-Perowskit-Tandemzellen,
aber diese können ähnlich hohe Wirkungsgrade erreichen. Da sie aus
Dünnschichten bestehen, sind Material- und Energieverbrauch bei ihrer
Herstellung zudem extrem gering.

Industrialisierung angestrebt

"Sehr wichtig ist auch, dass diese Tandemzelle auf einer rauhen,
unbehandelten CIGSe-Bottomzelle hergestellt wurde, was die Produktion
vereinfacht und einen enormen Vorteil in Richtung Industrialisierung
darstellt", erläutert Rutger Schlatmann, Direktor des HZB-Instituts
PVcomB. Erst kürzlich gelang es Wissenschaftlern des Forschungszentrums
Jülich http://fz-juelich.de , die Leerlaufspannung von Perowskit-Solarzellen auf einen Rekordwert von 1,26 Volt zu erhöhen (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20190128009 ).

Galileo soll GPS ablösen (Foto: esa.int)

Frankfurt (pte/04.10.2006/13:50) – Das geplante europäische
Satellitensystem Galileo wird GPS als Navigationshilfe in Autos,
Taschencomputern und Handys in den nächsten zehn Jahren den Rang
ablaufen. Zu dieser Einschätzung gelangt eine aktuelle Studie der
Beratungsgesellschaft Eurospace http://www.eurospace.de. Dem Bericht
zufolge sind Hersteller von Navigationssystemen bereits intensiv mit
der Entwicklung von Galileo-tauglichen Geräten befasst. In einer
Übergangszeit nach der Einführung von Galileo im Jahr 2010 sollen
zunächst Systeme erhältlich sein, die GPS und Galileo unterstützen.
Binnen kurzer Zeit werden sich allerdings reine Galileo-Geräte
durchsetzen, da diese präziser navigieren, weniger Strom verbrauchen
und mit einer Reihe von Zusatzdiensten aufwarten können, prophezeit
Eurospace.

"Der Report hat unsere eigene Einschätzung bestätigt, dass Galileo in
punkto Technologie, Lizenzierungsmodell und nationaler Unabhängigkeit
die überlegene Lösung darstellt", meint Frank Lichtenberg, Business
Manager bei Eurospace, im pressetext-Gespräch. GPS werde schon allein
wegen den unzähligen existierenden Lösungen zwar nicht vom Markt
verschwinden. Gerade auf dem europäischen Markt werde sich Galileo
aufgrund seiner technischen Stärke und den günstigen Kosten aber bald
durchsetzen, ist Lichtenberg überzeugt. Es sei jedoch davon auszugehen,
dass die Amerikaner nach dem Galileo-Start mit einigen technologischen
Innovationen und einer Adaptierung ihres Finanzmodells nachziehen
werden, so der Brancheninsider.

Der Eurospace-Bericht stützt sich im Wesentlichen auf eine Untersuchung
unter 150 Fach- und Führungskräften aus der Luft- und Raumfahrtbranche.
Sowohl was den planmäßigen Start des Galileo-Satellitennetzes Ende 2010
als auch die sukzessive Ablösung von GPS betrifft, zeigen sich die
Industriekenner optimistisch. Während zwar nur knapp die Hälfte der
Befragten davon ausgeht, dass sich Galileo bereits in weniger als fünf
Jahren nach dem Start auf die Überholspur begeben wird, erwarten doch
drei Viertel der Experten die Ablösung von GPS bei der zivilen Nutzung
bis 2020.

Auch beim Hersteller von mobilen Navigationslösungen TomTom
http://www.tomtom.com sieht man die Galileo-Einführung grundsätzlich
positiv. "Wir werden von Galileo in jedem Fall profitieren", meint Mark
Gretton, Development Director bei TomTom, gegenüber pressetext. "Für
die Kunden bedeutet die Technologie präzisere Kartendaten und einen
besseren Signalempfang. Darüber hinaus werden Anbieter nicht mehr
länger von einem einzigen Datenlieferanten – dem
US-Verteidigungsministerium – abhängig sein", so Gretton. Er geht davon
aus, dass die Einführung mittelfristig zu niedereren Preisen und
Produktinnovationen führen wird.

Kohlenstoffnanoröhrchen und magnetische Moleküle gelten als
Bausteine für zukünftige nanoelektrische Systeme. Dabei spielen
sowohl ihre elektrischen als auch ihre mechanischen Eigenschaften
eine Rolle. Forscher des Karlsruher Instituts für
Technologie und französische Kollegen aus Grenoble und
Strasbourg berichten nun in der Fachzeitschrift nature nanotechnology,
wie sich die beiden Bausteine auf atomarer Ebene
zusammensetzen lassen und ein quantenmechanisches System
mit neuartigen Eigenschaften bilden.
(DOI: 10.1038/nnano.2012.258)
In dem Experiment nutzten die Forscher ein Kohlenstoffnanoröhrchen,
das zwischen zwei Metallelektroden etwa einen Mikrometer
weit aufgespannt war und mechanisch schwingen kann. Daran
brachten sie ein organisches Molekül an, das dank eines eingebauten
Metallatoms ein magnetisches Moment trug, welches sich in
einem äußeren Magnetfeld ausrichten ließ.
„In diesem Aufbau konnten wir zeigen, dass die Schwingungen des
Röhrchens direkt beeinflusst werden, wenn der Spin sich parallel
oder antiparallel zum Magnetfeld einstellt“, erläutert Mario Ruben,
Arbeitsgruppenleiter am KIT. Beim Umklappen des Spins entsteht
ein Rückstoß, der an das Kohlenstoffnanoröhrchen weitergegeben
wird und es in Schwingung versetzt. Die Schwingung verändert die
Atomabstände des Röhrchens und damit direkt seine Leitfähigkeit,
die als Maß für die Bewegung herangezogen wurde.
Die starke Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Spin und
einer mechanischen Schwingung eröffnet – neben der Bestimmung
der Bewegungszustände des Kohlenstoffnanoröhrchens – einige
interessante Anwendungsfelder. So ließen sich die Massen von
einzelnen Molekülen bestimmen oder magnetische Kräfte im Nanobereich
messen. Auch der Einsatz als Quantenbit in einem Quantencomputer
wäre denkbar.
Im begleitenden Kommentarartikel in der gleichen Ausgabe von
nature nanotechnologie wird unterstrichen, wie wichtig solche
Wechselwirkungen in der Quantenwelt, d. h. im Bereich diskreter
Energien und der Tunnelerscheinungen, sind, um in Zukunft die
Vorteile der nanoskopischen Effekte auch in makroskopischen Anwendungen
zu nutzen. Insbesondere könnte die Verbindung von
Spin, Schwingung und Rotation auf der Nanoebene den Weg zu
Anwendungen öffnen, die kein klassisches Vorbild haben und wirklich
neuartige Technologie darstellen.
Homepage der Forschungsgruppen am KIT:
http://www.ruben-group.de/
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft
des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes
Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität
als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums
in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt
seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.