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Von Susanne Filzwieser Im neuen ,,Christian Doppler Labor für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen" an der TU Graz wird an geeigneter Messtechnik geforscht, die auch bei rauen Betriebsund Umgebungsbedingungen präzise Ergebnisse liefert. Bei allem Fortschritt in der Messtechnik: Etablierte Ansätze stoßen bei Messaufgaben in schwierigen Betriebsund Umgebungsbedingungen derzeit meist an ihre Grenzen und liefern ungenaue bis gar keine Ergebnisse.

Forscher*innen an der Fakultät für Physik der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen vom Oak Ridge National Laboratory in den USA haben einen zerstörungsfreien Mechanismus zur Manipulation von Dotieratomen in Silizium mittels fokussierter Elektronenbestrahlung entdeckt. In diesem neuartigen indirekten Austauschprozess sind nicht nur ein, sondern zwei benachbarte Siliziumatome an einem koordinierten atomaren "Walzer" beteiligt, der einen Weg zur Herstellung von Festkörper-Qubits eröffnen könnte.

Dreidimensionale (3D) Nanonetzwerke versprechen eine neue Ära in der modernen Festkörperphysik mit zahlreichen Anwendungen in der Photonik, Biomedizin und Spintronik. Die Realisierung von magnetischen 3D-Nanoarchitekturen könnte ultraschnelle und energiesparende Datenspeicher ermöglichen. Aufgrund der konkurrierenden magnetischen Wechselwirkungen in diesen Systemen können magnetische Ladungen oder magnetische Monopole entstehen, die als mobile, binäre Informationsträger genutzt werden können.

Während die DNA oft als das "Molekül des Lebens" idealisiert wird, ist sie in der Tat auch ein hochkomplexes Polymer, das für Zukunftsmaterialien eingesetzt werden kann. Nicht nur kann sie Informationen speichern, zu den weiteren faszinierenden Aspekten der DNA gehören ihre geometrischen und topologischen Eigenschaften, wie z. B.

Untersuchungen an der TU Graz zeigen: Je älter eine E-Auto-Batterie, desto geringer die Gefahr, die von ihr ausgeht. Nun wollen die Forschenden und Industriepartner Parameter für die Nachnutzung ausrangierter Batterien definieren. Weiteres Bildmaterial zum Download am Ende der Meldung Im Rahmen des COMET-Projekts ,, SafeBattery " hat ein Team der TU Graz in den vergangenen vier Jahren das Verhalten von Lithium-basierten Batterien von Elektroautos bei Crashbelastungen untersucht.

Forschern der TU Graz und Uni Graz ist es mit Fachleuten aus Frankreich gelungen, Oberflächenphononen erstmals in 3D abzubilden. Der Forschungserfolg könnte die Entwicklung neuer, effizienter Nanotechnologien beschleunigen. Ob für die Mikroskopie, die Datenspeicherung oder die Sensorik: Viele fortgeschrittene technologische Anwendungen, die spezifische Funktionen erfordern, beruhen auf der Struktur des elektromagnetischen Feldes in der Nähe der Oberflächen von Materialien.

NAWI Graz: PhysikerInnen gelingt erstmals dreidimensionale Abbildung elektromagnetischer Felder von Nanostrukturen Forschern der TU Graz und Universität Graz ist es gemeinsam mit Fachleuten aus Frankreich gelungen, sogenannte Oberflächenphononen erstmals dreidimensional abzubilden. Der Forschungserfolg könnte die Entwicklung neuer, effizienter Nanotechnologien beschleunigen.

2D-Materialien haben einen Boom in der Materialforschung ausgelöst. Nun zeigt sich: Spannende Effekte treten auf, wenn man zwei solche Schichtmaterialien aufeinander stapelt und leicht verdreht. Die Entdeckung des Materials Graphen, das nur aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen besteht, war der Startschuss für ein weltweites Forschungswettrennen: Aus unterschiedlichen Atomsorten stellt man heute sogenannte -2D-Materialien- her - atomar dünne Schichten, die oft ganz besondere Materialeigenschaften aufweisen, wie man sie in herkömmlichen, dickeren Materialien nicht findet.

Ein Rätsel aus der Festkörperphysik konnte nun mit neuen Messungen gelöst werden: Wie kommt es, dass sich bestimmte Metalle scheinbar nicht an die gültigen Regeln halten? Unter einem Metall kann sich jeder etwas vorstellen: Wir denken an feste, unzerbrechliche Objekte, die elektrischen Strom leiten und einen typischen metallischen Glanz zeigen.

Als Isolator für miniaturisierte Transistoren der Zukunft wurde bisher hexagonales Bornitrid gehandelt. Neue Untersuchungen der TU Wien zeigen: Hier war man vermutlich auf einem falschen Weg. Seit Jahrzehnten geht der Trend in der Mikroelektronik hin zu immer kleineren und kompakteren Transistoren. 2D-Materialien wie Graphen gelten hier als Hoffnungsträger: Es handelt sich um die dünnsten Materialschichten, die überhaupt möglich sind, sie bestehen nur aus einer oder wenigen Atomlagen.

Überraschung in der Festkörperphysik: Der Hall-Effekt, der normalerweise nur bei Magnetfeldern auftritt, ließ sich an der TU Wien auch anders erzeugen - und zwar extrem stark. Elektrischer Strom kann durch ein Magnetfeld abgelenkt werden - das kann in stromleitenden Materialien zum sogenannten Hall-Effekt führen, den man in der Industrie etwa verwendet, um Magnetfelder zu messen.

Mikrostruktur und makroskopische elektro-mechanische Eigenschaften sind bei sogenannten ferroelektrischen Polymeren eng miteinander gekoppelt. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung für die hohe Temperaturabhängigkeit dieser Kopplung gefunden. Bei bestimmten Materialien sind elektrische und mechanische Effekte eng miteinander verknüpft: So kann es etwa sein, dass das Material seine Form verändert, wenn man ein elektrisches Feld anlegt, oder dass umgekehrt ein elektrisches Feld entsteht, wenn man das Material verformt.

Im EU-Projekt TURANDOT untersuchten Forschende der TU Graz eine haifischhautähnliche Beschichtung für Triebwerksschaufeln und verfolgten den Verlauf der Kühlluft im Triebwerk. So machen sie Flugzeuge sparsamer, kostengünstiger und leiser. Bildmaterial zum Download am Ende des Textes Ein Triebwerk ist effizienter und leiser, je größer und langsamer der (das ist das Gebläserad vorne am Triebwerk, Anm.) ist.

Gerade in der Textilindustrie ist nach wie vor sehr viel Handarbeit notwendig. TU Wien und AIT entwickeln Methoden und Technologien, die Robotern den Umgang mit weichen, verformbaren Materialien ermöglichen. Wie klebt man ein weiches Stück Kunststoff auf einen Schuh, so dass dieses keine Falten wirft, sich der Schuhform anpasst und mit dem Schuh verbindet? Wie kann man Textilien straff und faltenfrei auf Oberflächen drapieren und dann beispielsweise vernähen oder verkleben? Für uns Menschen ist das mit viel Übung und Fingerspitzengefühl machbar.

Im Zentrum des von der TU Graz geleiteten Projekts SABATLE stehen die Nachhaltigkeit und Sicherheit von Redox-Flow-Technologien, die für die Stabilisierung des Stromnetzes von immanenter Bedeutung sind. Durch die steigende Nutzung von Batterietechnologien - sowohl am Mobilitätssektor als auch im stationären Bereich - rücken die Themen Betriebssicherheit und Batterie recycling immer stärker in den Fokus der Batterieforschung.

Warum emittieren bestimmte Materialien Elektronen mit einer ganz bestimmten Energie? An der TU Wien wurde das nun nach langer Zeit endlich geklärt. Elektronen verlassen ein bestimmtes Material, fliegen davon und werden gemessen - das ist in der Physik etwas ganz Alltägliches. Manche Materialien emittieren Elektronen, wenn man sie mit Licht bestrahlt, dann spricht man von ,,Photoelektronen".

Ein von der Österreichischen Bautechnik Vereinigung (ÖBV), TU Graz und OTH Regensburg gemeinsam initiiertes Projekt liefert ein systematischeres Verständnis von Spritzbeton-Anwendungen und bildet die Basis für neue, noch dauerhaftere Betonmischungen und damit für langlebigere Tunnel. Die Lebensdauer von Tunnelbauwerken ist heute auf mindestens einhundert Jahre ausgelegt - beim Brenner-Basistunnel sind es gar 200 Jahre.

Im Fokus des neuen CD-Labors steht die Reduktion der Grenzflächenwiderstände innerhalb der Festkörperbatterie. So soll dieser besonders sichere Energiespeicher fit werden für E-Fahrzeuge und andere Hochenergieanwendungen. Intensiv wurde in den vergangenen Jahren an Festkörperelektrolyten geforscht und Materialien entwickelt, die eine ähnlich hohe Ionen-Leitfähigkeit besitzen wie Flüssigelektrolyte.

Über Iridiumoxid muss man völlig anders nachdenken als bisher - zu diesem Ergebnis kam nun sowohl ein menschliches Forschungsteam als auch ein Machine Learning Algorithmus. Bilder Das Team an der TU Wien Mit Sicherheitsabstand im Labor: Nikolaus Resch, Gareth Parkinson, Michele Riva, Ulrike Diebold und Florian Kraushofer (von links) Mit Sicherheitsabstand im Labor: Nikolaus Resch, Gareth Parkinson, Michele Riva, Ulrike Diebold und Florian Kraushofer (von links) 1/2 Bilder Ein Blick aufs Experiment In dieser Vakuumkammer werden die Messungen durchgeführt.

Ähnlich wie Batterien eignen sich Superkondensatoren für die wiederholte Speicherung elektrischer Energie. TU Graz-Forschende präsentieren in Nature Communications eine besonders sichere und nachhaltige Variante eines solchen Superkondensators. Weiteres Bildmaterial zum Download am Ende der Meldung Begrenzte Sicherheit, Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit sind neben beschränkt verfügbarer Ausgangsmaterialien (z.