Siliciumsolarzellen dominieren heute den Photovoltaikmarkt aber die Technologie nähert sich dem theoretisch maximalen Wirkungsgrad an, der mit Silicium als alleinigem Absorbermaterial erreicht werden kann. Tandemsolarzellen ermöglichen durch die Kombination von mehreren Absorbermaterialien eine deutlich bessere energetische Nutzung des Sonnenspektrums. Aufgrund des höheren Wirkungsgradpotenzials könnten sie die Basis der künftigen Solarzellengeneration sein. Auf der Grundlage intensiver Materialforschung haben Wissenschaftler am Fraunhofer ISE, gemeinsam mit Partnern, einen neuen Wirkungsgradrekord von 22,3 Prozent für eine Mehrfachsolarzelle aus Silicium und III-V-Halbleitern erzielt.
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Holz wird durchsichtig, elektrisch leitend, magnetisch: Wer in dem Material nur einen Rohstoff für Bodenbelag und Möbel sieht, ist auf dem Holzweg.

(Mehr in: Technology Review)

Was passiert, wenn ein Auto verschrottet wird? Wir haben es ausprobiert: Airbags explodieren lassen, wertvolles Material ausgebaut – und am Ende einen handlichen Würfel aus der Schrottpresse geholt. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Die Industrie verbraucht große Mengen Erdöl, um daraus Ausgangsstoffe für Medikamente, Kosmetik, Kunststoffe oder Lebensmittel herzustellen. Diese Prozesse kosten jedoch viel Energie und erzeugen Abfall. Nachhaltiger sind biologische Verfahren mit Enzymen. Die Eiweißmoleküle können unterschiedlichste chemische Reaktionen katalysieren, ohne Hilfsstoffe oder Lösungsmittel zu verbrauchen. Jedoch sind sie teuer und daher bislang ökonomisch unattraktiv. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein neues Biomaterial entwickelt, das den Einsatz der Enzyme stark vereinfacht. Die Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor (DOI: 201810331).
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Mit dem offiziellen ersten Spatenstich hat am Montag (3. Dezember) der Bau des neuen Zentrums für Metabolisch-Immunologische Erkrankungen und Therapietechnologien Sachsen der Medizinischen Fakultät an der Technischen Universität Dresden und des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus begonnen. In den kommenden Monaten entsteht an der Ecke Augsburger / Fiedlerstraße ein moderner Forschungsneubau, in dem Experten der Inneren Medizin, Endokrinologie, Immunologie, Chirurgie, Transplantationsmedizin, Zellbiologie und den Materialwissenschaften gemeinsam neue medizinische Ansätze entwickeln. Bund und Land unterstützen den Neubau, für den Investitionen über 35,5 Millionen Euro notwendig sind.
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Bremer Materialwissenschaftler und Arp-Schnitger-Institut für Orgel und Orgelbau präsentieren Ergebnisse eines Projekts zur Verminderung von Bleikorrosion an Orgelpfeifen.

Nach über zwei Jahren Projektlaufzeit präsentierten gestern Wissenschaftler der Bremer Materialprüfungsanstalt (MPA) am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT und des Arp-Schnitger-Instituts für Orgel und Orgelbau an der Hochschule für Künste (HfK) Bremen die Ergebnisse aus dem Projekt „Maßnahmen zur Verminderung von Bleikorrosion an Orgelpfeifen“.
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Astronomen beobachten erstmals die Materialansammlung um ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum eines Quasars / Forschung verspricht sich neue Erkenntnisse zur Entstehung von Galaxien
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Hochtemperatur-Supraleiter können elektrische Energie widerstandsfrei transportieren. Allerdings verhindert eine starre Ladungsordnung die Supraleitung. Forscherinnen und Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben die konkurrierenden Zustände mit hochauflösender inelastischer Röntgenstreuung untersucht und festgestellt, dass hoher einachsiger Druck die Elektronen ordnet. Ihre Studie eröffnet neue Einblicke in die Funktion elektronisch korrelierter Materialien. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Science (DOI: 10.1126/science.aat4708).
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Mit künstlicher Intelligenz und Robotik konstruiert und testet ein Start-up neue Verbindungen. Das System soll bessere Materialien für Medizin und Elektronik entstehen lassen.

(Mehr in: Technology Review)

In der modernen Biomedizin werden aus reprogrammierten Stammzellen (induzierte pluripotente Stammzellen, iPS) Zelltherapeutika hergestellt. Hierzu können diese Zellen im späteren Verlauf noch zusätzlich genetisch modifiziert werden. Allerdings treten häufig unbeabsichtigte Mechanismen auf, welche die Genexpression stilllegen. Forschende des Paul-Ehrlich-Instituts (PEI) haben induzierbare (aktivierbare) Vektoren entwickelt, die mit Hilfe eines Chromatin-öffnenden Elements (UCOE, ubiquitious chromatin opening element) den relevanten genmodifizierten Abschnitt dauerhaft offen und damit aktiv halten. Über die Forschungsergebnisse berichtet die Zeitschrift Biomaterials online vorab am 24.11.18.
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Ein führender Hersteller von Dämpfern für die Erdbebensicherung hat bei der Materialabnahme geschummelt. Auch olympische Gebäude sind in betroffen. Es ist nicht der erste Fall.

(Mehr in: Technology Review)

Digitale Beweissicherung

Auf digitaler Spurensuche mithilfe von IT-Forensik

Sie sind die Wachtmeister Studers und Sherlock Holmes des digitalen Zeitalters: IT-Forensiker sammeln nach Attacken Beweismaterial und versuchen so, den Angreifern auf die Schliche zu kommen.

(Mehr in: COM! – Das Computer Magazin)

Gibt oder gab es Leben auf dem Mars? In Gestein entdeckte organische Kohlenstoffverbindungen galten bisher als Beleg dafür. Doch offenbar sind sie gar nicht durch Mikroben entstanden. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Neuartige Aerogele auf dem Weg vom Labor in den Pilotmaßstab

Zwischenbilanz nach drei Jahren Projektlaufzeit: Das EU-Forschungsprojekt NanoHybrids trifft sich am 14. und 15. November 2018 zu seinem Projekttreffen in Hamburg. Aerogele und ihre Produktion im Pilotmaßstab für industrielle Anwendungen stehen im Mittelpunkt des Projekts. Mit ihrer nanoporösen Struktur sind Aerogele die leichtesten Feststoffe der Welt und eignen sich daher zum Beispiel für die thermische Isolierung von Gebäuden oder Pipelines. Das Potenzial dieser Materialklasse ist aber noch lange nicht ausgereizt und die kommerzielle Produktion im Industriemaßstab steckt noch in den Anfängen.
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Regenwürmer sind immer sauber, selbst wenn sie aus noch so feuchter, klebriger Erde kommen. Das haben sie einer Schmutz abweisenden, gleitfördernden Schmierschicht zu verdanken, die sich auf ihrer Haut immer wieder selbst bildet. Forscher vom INM haben dieses System aus der Natur nun künstlich nachgebaut: Sie entwickelten ein Material mit einer Oberflächenstruktur, die sich selbst und immer dann mit Schmiermittel versorgt, wenn Druck ausgeübt wird. Da das so geschmierte Material reibungsmindernd ist und auch das Aufwachsen von Mikroben verhindert, können sich die Wissenschaftler zahlreiche Anwendungen in der Industrie und Biomedizin vorstellen.
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Sie sind der Schlüssel zu modernen Dünnschicht-Solarzellen: Mit kristallinen Perowskit-Zellen lassen sich im Labor bereits heute sehr hohe Wirkungsgrade erzielen. Bei der kommerziellen Anwendung hapert es aber, weil das Material noch zu instabil ist und bisher kein industrielles Produktionsverfahren für Perowskite etabliert ist. Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) präsentieren in einer neuen Studie in der Fachzeitschrift „Journal of Physical Chemistry Letters“ einen Ansatz, der dieses Problem lösen könnte. Außerdem beschreiben sie detailliert, wie sich Perowskite bilden und wie sie wieder zerfallen.
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Materialwissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) berichten einen neuen Rekord bei der Leistungsfähigkeit organischer, nicht-fullerenbasierter Einfachstapel-Solarzellen. Durch aufwändige Optimierungen erreichten sie eine zertifizierte Energieeffizienz von 12,25 Prozent auf einer Fläche von einem Quadratzentimeter. Diese standardisierte Fläche bildet die Vorstufe zur Prototypenherstellung. Die gemeinsam mit Partnern der South China University of Technology (SCUT) erzielten Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal „Nature Energy” veröffentlicht*.
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Berlin, 26.10.2018. Das Museum of the Bible hat am 22. Oktober 2018 die Ergebnisse der Analyse ihrer fünf Qumran-Fragmente verkündet. Im Auftrag des Museums hatte die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) eine Reihe von Untersuchungen an den Fragmenten durchgeführt. Die Analyseergebnisse der BAM lassen darauf schließen, dass die fünf Fragmente Materialeigenschaften aufweisen, die nicht konsistent sind mit jenen, die gesicherter Herkunft sind.
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Ein vierköpfiges Team aus tschechischen Wissenschaftlern hat mit Hilfe von Metallobjekten aus der Sammlung des Ägyptischen Museums – Georg Steindorff – der Universität Leipzig weitreichende Handelsbeziehungen des Alten Ägyptens bis nach Anatolien nachgewiesen. Dieser wirtschaftliche und kulturelle Austausch bestand vermutlich schon seit dem 4. Jahrtausend v. Chr. Anhand von ausführlichen Analysen der Isotope der Metalle konnte die ursprüngliche Herkunft der Materialien bestimmt werden. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse im „Journal of Archaeological Science“ veröffentlicht.
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Als Katalysator für die Sauerstoffreduktion, die zum Beispiel in Brennstoffzellen oder Metall-Luft-Batterien ausschlaggebend ist, setzt die Industrie bisher Platinlegierungen ein. Das teure und seltene Metall setzt der Produktion enge Grenzen. Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung haben jetzt eine aus fünf Elementen bestehende Legierung entdeckt, die edelmetallfrei und genauso aktiv ist wie Platin. Sie berichten im Journal Advanced Energy Materials vom 21. Oktober 2018.
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Graphen gilt als Material der Zukunft. Allerdings ist bislang wenig ¬bekannt, ob und wie sich Graphen auf unsere Gesundheit auswirkt, sollte es in den Körper gelangen. Ein Forscherteam der Empa und des Adolphe-Merkle-Institut (AMI) in Fribourg haben nun erstmalig Studien an einem dreidimensio-nalen Lungenmodell durchgeführt, um das ¬Verhalten von Graphen und Graphen-ähnlichen Materia-lien nach dem Einatmen zu untersuchen.
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Klebstoffe für das Fügen von Bauteilen sind aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Dass sie diese zuverlässig verbinden reicht aber nicht. Die von der EU forcierte Kreislaufwirtschaft erfordert, dass auch High-Tech-Produkte wie Handys bei Reparaturen oder beim Recycling sauber in ihre Ausgangsmaterialien zerlegt werden können. Ein am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelter thermolabiler und reversibler Kleber macht dies möglich – eine Erfindung, die breite Anwendungsmöglichkeiten bietet und Ressourcen schont.
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Daten des Roboters „Mascot“ vom Asteroiden Ryugu zeigen: Der Himmelskörper besteht aus uraltem und deutlich härterem Material als erwartet. Die Wissenschaftler sind begeistert. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Ein Konsortium aus Forschung und Industrie hat die Segmentbauweise erstmals für einen großen Wärmespeicher eingesetzt. Dabei wird der Speicher aus emaillierten und eingedichteten Stahlsegmenten hergestellt. Die Bauweise hatte sich bei der Kältespeicherung bewährt. Das neue BINE-Projektinfo „Große Wärmespeicher kostensparend errichten“ (10/2018) stellt erste Ergebnisse eines Demonstrators mit einem Volumen von etwa 100 Kubikmetern vor. Die Forscher erprobten die Festigkeit gegenüber Temperaturwechseln, die Korrosionsbeständigkeit und Eignung verschiedener Dämmmaterialien.
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ETH-Forscher entdecken an einer überraschenden Stelle in Hefezellen einen neuen Mechanismus, mit welchem die Zellen das fremdes genetisches Material – sei es von Pathogenen oder Kontaminationen aus der Umwelt – erkennen und unschädlich machen.
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Einem Forscher-Team aus Jena und Ilmenau ist es gelungen, kugelförmige Moleküle aus Kohlenstoff (Fullerene) in zweidimensionalen Filmen anzuordnen und so Fulleren-Materialen mit neuen elektronischen Eigenschaften zu schaffen. Die organischen Strukturen integrierten die Wissenschaftler in hybride Solarzellen. Die Forschungsergebnisse, an denen das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), die Friedrich-Schiller-Universität und die Technische Universität Ilmenau beteiligt sind, erschienen in der neuesten Ausgabe des vielzitierten Fachmagazins Advanced Energy Materials.
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Die europäisch-amerikanische Mission Cassini-Huygens gehört zu den aufregendsten Weltraumflügen zur Erforschung unseres Sonnensystems. Neben vielen anderen Messungen ermöglichte sie es erstmals, mit Hilfe eines Cosmic Dust Analyzers (CDA) Materialproben direkt aus den Hauptringen des Saturns zu analysieren und dabei silikat- und wassereisreiche Partikel nachzuweisen. Darüber berichtet das Fachmagazin Science in seiner Ausgabe vom 5. Oktober 2018*). Die wissenschaftliche Planung und der Missionsbetrieb des CDA lagen beim Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart.
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Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist eine ihrer wichtigsten Kenngrößen. Er gibt an, wieviel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Die theoretische Grenze für Silizium-Solarzellen liegt aufgrund physikalischer Materialeigenschaften bei 29,3 Prozent. Im Fachjournal Materials Horizons beschreiben Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) zusammen mit internationalen Kollegen, wie diese Grenze aufgehoben werden kann. Der Trick: sie bauen organische Schichten in die Solarzelle ein. Diese wandeln die Energie der hochenergetischen Photonen (grünes und blaues Licht) so um, dass sich die Stromausbeute in diesem Energiebereich verdoppelt.
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Die Weltbevölkerung wächst, wird mobiler, braucht mehr Energie. Der einzelne Mensch lebt länger, will mehr medizinische Versorgung, mehr Sicherheit. Aber die Ressourcen der Erde, die diese Wünsche befriedigen können, sind begrenzt. Auch die fortschreitende Digitalisierung und die dringend notwendige Schonung unserer Umwelt stellt uns vor neue Herausforderungen, wenn es um den Abbau und den optimierten Einsatz von Rohstoffen, aber auch um die Produktion oder das Recycling für neue, intelligente Materialien und Werkstoffe geht.
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Sie suchen ein Geschenk für jemanden, der schon alles hat? Forscher produzieren in großen Mengen Marsboden, der dem echten Material nachempfunden ist. Als Blumenerde taugt er allerdings nicht. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Auf dem Markt der Zukunft kommt eine neue Technologie zum Tragen – besser gesagt: Sie wird getragen. Wearables steht für am Körper tragbare Systeme, die, mit Sensoren bestückt, hautnah Messdaten sammeln. Damit die Sensoren drahtlos mit Energie versorgt werden, sind flexible Batterien erforderlich, die sich bestmöglich dem Material anpassen und gleichzeitig den Ansprüchen an elektrische Leistung genügen. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM schafft mit seinen Mikrobatterien die technologischen Voraussetzungen für den Technik-Trend.
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Bei einer Gebäudesanierung spart es Kosten und Energie, möglichst viel der vorhandenen Substanz zu erhalten. Diesen Ansatz verfolgten Planer und Bauherren beim Berufskolleg Detmold. Weiterhin legten sie Wert auf ressourcenschonende Materialien. Oberstes Ziel war es aber, im Betrieb mehr Primärenergie zu erzeugen als zu verbrauchen. Das neue BINE-Projektinfo „Saniertes Berufskolleg erreicht Plusenergie-Niveau“ (09/2018) stellt das Konzept sowie erste Ergebnisse des Monitorings vor.
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Allein das Material kostet rund 20.000 Euro. Experten haben einen neuen Raumanzug für den Mars entwickelt. Zu dem Planeten fliegen wird mit ihm aber niemand. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Neuartige Materialien können Speicherkapazität und Zyklenfestigkeit von wiederaufladbaren Batterien wesentlich verbessern. Dabei handelt es sich um Hochentropie-Oxide (HEO), die ihre Stabilität der ungeordneten Verteilung ihrer Elemente verdanken. Mit HEO lassen sich elektrochemische Eigenschaften maßschneidern. Das haben Wissenschaftler um den Nanotechnologie-Experten Horst Hahn am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gezeigt. Über ihre Arbeit berichten die Forscherinnen und Forscher in der Zeitschrift Nature Communications. (Open Access, DOI: 10.1038/s41467-018-05774-5)
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Wie Böden auf Erwärmung reagieren

Bodenmikroorganismen sind für den Abbau von organischem Material zu Kohlendioxid verantwortlich und kontrollieren damit die CO2-Emissionen in die Atmosphäre. Denn selbst eine geringe Umverteilung von Kohlenstoff aus Böden in die Atmosphäre könnte die Klimaerwärmung beschleunigen. Wie Böden im Klimawandel reagieren, untersucht ein Team um den Ökologen Andreas Richter von der Universität Wien. Die ForscherInnen fanden nun heraus, dass mit der Verringerung des Kohlenstoffgehalts im Boden auch die Menge an Mikroorganismen abnimmt – ein Mechanismus, der den Verlust von Kohlenstoff aus den Böden begrenzen könnte.
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