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Ein internationales Team mit Beteiligung der TU Graz ruft in einem aktuellen Strategiepapier dazu auf, die Suche nach Raumtemperatur-Supraleitern koordiniert und mit gebündelten Kräften voranzutreiben - und legt einen programmatischen Ansatz für deren Gelingen vor. Die Suche nach Materialien, die elektrischen Strom ohne Energieverlust bei Raumtemperatur leiten können, zählt zu den größten und folgenreichsten Herausforderungen der modernen Physik: verlustfreie Stromübertragung, effizientere Motoren und Generatoren, leistungsfähigere Quanten computer , günstigere MRT-Geräte.

Sie wandeln Sonnenenergie überraschend effizient in Strom um, und das, obwohl sie mit Verunreinigungen und Defekten übersät sind: in einer Lösung hergestellte Blei-Halogenid-Perowskite. In einer kürzlich in Nature Communications veröffentlichten Studie präsentieren Physiker des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) eine umfassende Erklärung für den Mechanismus hinter der Effizienz von Perowskiten, der Forscher:innen seit langem verblüffte.

Was passiert, wenn man Elektronen durch Ionenbeschuss durcheinanderbringt? Wie man dabei erstaunlicherweise nicht Chaos, sondern ein sauberes Umschaltverhalten findet, zeigt die TU Wien. Wenn man eine Münze wirft, versetzt man sie in einen Zustand höherer Energie, bis sie wieder herunterfällt. Dann kann sie zwei verschiedene Zustände annehmen: Kopf oder Zahl.

An der TU Wien wurde bei einem Quantenmaterial ein Zustand entdeckt, den man bisher für unmöglich gehalten hatte. Topologische Zustände müssen anders betrachtet werden als man bisher dachte. Die Quantenphysik sagt, dass sich Teilchen wie Wellen verhalten und daher ihr Aufenthaltsort nicht bekannt ist.

In Kooperation mit der MedUni Wien haben Forschende der TU Wien im Rahmen einer aktuellen Übersichtsarbeit untersucht, wie sich 3D-Bioprinting gezielt zur Herstellung komplexer Hautmodelle einsetzen lässt. Die Studie zeigt, dass sich durch den Einsatz geeigneter Biomaterialien und präziser Drucktechnologien mehrschichtige Hautstrukturen erzeugen lassen, in die auch Immunzellen integriert werden können - ein entscheidender Schritt, um die Erforschung chronisch entzündlicher Hauterkrankungen wie Psoriasis voranzutreiben.

Wassermoleküle laufen statt zu springen: TU Graz und University of Surrey zeigen in Nature Communications, wie sich Wasser auf ultradünnen 2D-Materialien überraschend unterschiedlich bewegt. Wissenschafter der TU Graz und der University of Surrey haben zusammen aufgedeckt, wie sich einzelne Wassermoleküle über zwei der dünnsten Materialien der Welt - Graphen und hexagonales Bornitrid (h-BN) - bewegen.

Ein neues KI-Modell der TU Graz kombiniert Daten aus Laborversuchen mit Gesetzen der Physik und berechnet, wie gut verschiedene Papiersorten Lebensmittel vor Aromaverlust und Schadstoffen schützen.

Wie Silberiodid Eis entstehen lässt: Forschende der TU Wien enthüllen, wie ein winziger Kristall auf atomarer Ebene die Eisbildung auslöst. Niemand kann das Wetter kontrollieren, doch bestimmte Wolken lassen sich gezielt dazu bringen, Regen oder Schnee abzugeben. Dieses Verfahren, bekannt als ,,Wolkenimpfen", wird eingesetzt, um Hagelschäden zu verhindern oder Dürren zu mildern.

Materialien, die ganz spezifisch auf Temperatur reagieren: Eine Entwicklung der TU Wien erweitert die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern nun deutlich. 3D-Druck ist höchst praktisch, wenn man maßgeschneiderte Bauteile in kleiner Stückzahl produzieren möchte. Die Technik hatte bisher aber immer ein großes Problem: Der 3D-Drucker kann immer nur ein einziges Material verarbeiten.

Was passiert, wenn Elektronen ein festes Material verlassen? Dieses scheinbar einfache Phänomen konnte bisher nicht korrekt berechnet werden. Nun wurde der fehlende Puzzlestein gefunden. In einer Schachtel sitzt ein Frosch. In einer bestimmten Höhe hat die Schachtel ein großes Loch. Kann der Frosch entkommen? Das hängt davon ab, wie viel Energie er hat: Wenn er ausreichend viel Energie hat, um die nötige Höhe zu erreichen, dann kann er prinzipiell hinausspringen.

Die Nanoindentation, eine experimentelle Technik zur Untersuchung mechanischer Eigenschaften von Materialien, hat sich seit ihrer Einführung in den 1990er Jahren durch die Oliver-Pharr-Methode rasant weiterentwickelt. Moderne Verfahren erlauben es heute, komplexe Herausforderungen wie heterogene Materialien, thermisch aktivierte Verformungsmechanismen oder extreme Prüfbedingungen besser zu verstehen.

Nach Jahrzehnten der Suche könnte nun ein exotischer Materiezustand gefunden worden sein: Ein internationales Team mit Beteiligung der TU Wien präsentiert entscheidende Hinweise. Seit den 1970er-Jahren wird darüber spekuliert, ob es Materialien geben könnte, die eine ganz spezielle Form magnetischer Unordnung zeigen - die sogenannten ,,Quanten-Spin-Flüssigkeiten" (Quantum Spin Liquids, QSL).

Verbesserte Thermoelektrika: Wie man mit einem ,,Elektronenstau" in bestimmten Materialien elektrischen Strom erzeugen kann, zeigt ein Forschungsteam der TU Wien. Elektrischen Strom kann man problemlos in Hitze umwandeln - das macht jeder Elektroherd. Aber gibt es auch den umgekehrten Weg? Kann man auch Hitze in elektrischen Strom umwandeln - und zwar auf direktem Weg, nicht über eine Dampfturbine oder ähnliche Umwege? Schon vor über 200 Jahren beantwortete der Physiker Thomas Seebeck diese Frage mit ,,ja".

Können wir verstehen und vorhersagen, wie komplexe Systeme lernen? Forschende am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) modellierten das Lernen in einem theoretischen Rahmen für amorphe Materialien. Dabei kamen sie zu überraschenden Ergebnissen, die an eine Philosophie aus Star Trek erinnern.

Ultrasaubere luftleere Messumgebung enthüllt neue Eigenschaft von Graphen Graphen ist ein "Wundermaterial": extrem leitfähig und extrem fest, also sehr gut für elektrische und mechanische Anwendungen geeignet. Physiker*innen der Universität Wien um Jani Kotakoski schafften es mit einer weltweit einzigartigen Methode, Graphen erstmals drastisch dehnbarer zu machen - durch Wellung wie bei einem Akkordeon.

Wichtige Annahmen erstmals experimentell validiert: Die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen das Fortschreiten eines Risses spielt eine zentrale Rolle im Ingenieurwesen - sei es beim Bau von Flugzeugen, Gebäuden oder in der Mikroelektronik. Eine entscheidende Kenngröße zur Messung und Bewertung dieses Widerstandes ist das sogenannte J'Integral.

Auf Basis selbst entwickelter Machine-Learning-Workflows konnten die Forschenden feststellen, dass die Wärmeleitung wesentlich vielschichtiger ist als bisher gedacht. Erkenntnisse bieten Potenzial für Entwicklung spezifischer Materialien. Komplexe Materialien wie organische Halbleiter oder die als MOFs bekannten mikroporösen Kristalle kommen bereits für zahlreiche Anwendungen wie OLED-Displays, Solarzellen, Gasspeicherung oder zur Wassergewinnung zum Einsatz.

Info-Tag am 28. Besuchen Sie uns im Studienzentrum! Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des [X-MAT]-Laboratoriums (Laboratory of Metallurgy In Extreme Environments) am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben hat einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung strahlungsresistenter Materialien für Kernfusionsreaktoren erzielt.

Altkleider werden bislang überwiegend verbrannt. Mit angepassten Verfahren aus der Papierherstellung ist es möglich, die Cellulosefasern aus Altkleidern zurückzugewinnen und daraus Kartonagen und andere Verpackungsmaterialien herzustellen.

ISTA: Leistungsstarke, nachhaltige thermoelektrische Materialien aus dem 3D-Drucker Schnelles, lokales Wärmemanagement ist für elektronische Geräte unerlässlich und könnte auch für Anwendungen von tragbaren Materialien bis hin zur Behandlung bei Verbrennungen eingesetzt werden. Sogenannte thermoelektrische Materialien wandeln zwar Temperaturunterschiede in elektrische Spannung um und umgekehrt, doch ihre Effizienz ist oft begrenzt und ihre Herstellung ist kostspielig und ,verschwendet' Material.