Februar 2015

Ein Tropfen Wasser sammelt auf einer flüssigkeits­abweisenden Ober­fläche an­­ge­färb­ten Staub auf und rollt damit nach unten. (vgl. S. 25, ­Foto: Frank Schellenberger)

Meinung

Wiebke Drenckhan
02 / 2015 Seite 3

Aufsteigen statt aussteigen!

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Aktuell

Alexander Pawlak
02 / 2015 Seite 6

Angst vor Abwicklung

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Stefan Jorda
02 / 2015 Seite 7

Schub für Europas Elektronik

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Alexander Pawlak
02 / 2015 Seite 8

Wer wird Millionär?

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Maike Pfalz
02 / 2015 Seite 8

An die Spitze

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Stefan Jorda
02 / 2015 Seite 10

Schlechter betreut

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Maike Pfalz
02 / 2015 Seite 10

Kooperationen erlaubt

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Matthias Delbrück
02 / 2015 Seite 11

Zeugnisausgabe in Groß­britannien

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Matthias Delbrück
02 / 2015 Seite 11

Holland in Not

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Maike Pfalz
02 / 2015 Seite 12

Ab in den Untergrund

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Rainer Scharf
02 / 2015 Seite 13

USA


Wer unterrichtet Physik?
Weniger „staatliche“ Postdocs
Forschungsausgaben stagnieren

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Leserbriefe

Jürgen Mimkes
02 / 2015 Seite 14

Nicht anders geartete Theorien

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John Banhart
02 / 2015 Seite 14

Fragwürdige Entscheidungen

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High-Tech

Michael Vogel
02 / 2015 Seite 16

Gekrümmt empfindlichLasertest für ReifegradVirtuell fühlen

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Im Brennpunkt

Günter Steinmeyer
02 / 2015 Seite 18

Luftiger Laser

Amerikanischen Forschern ist es gelungen, durch optische Anregung rückwärts gerichtete Strahlung in Luft
zu erzeugen, welche Eigenschaften von Laserlicht hat.

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Mark Oliver Görbig
02 / 2015 Seite 20

Inversionslage in Graphen

Zeitaufgelöste Messungen haben gezeigt, dass Auger-Prozesse das zentrale Landau-Niveau in Graphen entvölkern, während gerade dieses optisch gepumpt wird.

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Forum

Stefan Jorda
02 / 2015 Seite 22

Eine Lösung für Lösungen

Koffeinfreier Kaffee, elektrochemische Energiespeicher oder die Proteinfaltung – auf den ersten Blick haben diese Themen nichts miteinander zu tun, doch tatsächlich spielen immer Lösungsmittel eine entscheidende Rolle.

Brüht man beispielsweise Kaffeebohnen mit heißem Wasser auf, lösen sich Koffein und Geschmacksstoffe, und das Ergebnis ist gewöhnlicher Kaffee. Ganz anders, wenn man überkritisches Kohlendioxid statt Wasser nimmt: Dann geht nur das Koffein in Lösung, die Geschmacksstoffe aber bleiben in den Bohnen, die sich nun als koffeinfreier Kaffee aufbrühen lassen. Die Rolle des Lösungsmittels bei diesem und vielen anderen Prozessen auf der Ebene einzelner Moleküle zu verstehen und ein vollständiges Bild zu entwickeln, ist Ziel des Exzellenzclusters RESOLV (Ruhr Explores SOLVation), in dem Chemiker, Chemieingenieure, Physiker und Biologen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) sowie benachbarter Universitäten und Forschungs­institute zusammen arbeiten. „Wir möchten ‚Solvation Science‘ als eigenes interdisziplinäres Forschungsfeld etablieren, ähnlich wie die Neurowissenschaften“, sagt Martina Havenith, Professorin für Physikalische Chemie und Cluster-Koordinatorin. ...

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Überblick

Hans-Jürgen Butt, Günter K. Auernhammer und Doris Vollmer
02 / 2015 Seite 25

Oberflächen mit Phobie

Die Natur hat es vorgemacht: Oberflächen, die Wasser abweisen und so beispielsweise die Wärmeisola­tion bei Tieren gewährleisten. Für dieses superhydrophobe Verhalten ist die Mikrostruktur der Oberflächen entscheidend. Inzwischen sind sogar Oberflächen möglich, die neben Wasser auch unpolare Flüssigkeiten wie Öl abweisen und eine Fülle von Anwendungen versprechen.

Gibt man einen Tropfen Wasser auf Tierfell, Vogel­federn oder einen Insektenflügel, dann bildet der Tropfen nur eine kleine Kontaktfläche und perlt ab. Diese schlechte Benetzbarkeit ist für viele Tiere enorm wichtig, denn sie sorgt dafür, Luftpolster im Fell, den Federn oder Flügeln zu stabilisieren und auf diese Weise die lebenswichtige Wärmeisolation bzw. Flugfähigkeit zu erhalten [1 – 3]. Auch viele Pflanzen besitzen solche superhydrophoben Oberflächen, etwa die Lotus­blume. Ihre Blätter zeigen einen weiteren nützlichen Effekt, der super­hydro­phobe Oberflächen interessant für Anwendungen macht: die Selbstreinigung [4]. Regentropfen sammeln Staub und andere Partikel auf den Lotusblättern auf und rollen damit vom Blatt. Transparente selbstreinigende Beschichtungen wären z. B. für schwer zugängliche Fenster oder für Solarzellen auf Hausdächern interessant. Weitere potenzielle Anwendungen für superhydrophobe Oberflächen könnten darin bestehen, Vereisen zu verzögern oder Kondensation zu kontrollieren, etwa um Süßwasser zu gewinnen oder die Bildung von Biofilmen in Trink­wasser- oder Kühlsystemen (Biofouling) zu verhindern.

Um auf die Ursache des superhydrophoben Effekts eingehen zu können, müssen wir die wichtigste Beobachtungsgröße diskutieren: den Kontaktwinkel (Abb. 1). Dazu betrachtet man das Gleichgewicht der Kräfte an der Kontaktlinie zwischen fester Oberfläche, Tropfen und Luft (Dreiphasen-Kontaktlinie). Für eine idealisierte, d. h. glatte, inerte, harte Oberfläche, auf der sich eine Flüssigkeit befindet, ist der Kontakt­winkel gegeben durch die nach Thomas Young (1773 – 1829) benannte Gleichung ...

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André Thess, Franz Trieb, Antje Wörner und Stefan Zunft
02 / 2015 Seite 33

Herausforderung Wärmespeicher

Thermische Energiespeicher – im Volksmund „Wärmespeicher“ – erwecken bei den meisten Menschen die Vorstellung von Nachtspeicheröfen, Thermosflaschen, Handwärmern oder Omas Bügeleisen mit feuerbeheiztem Eisenkern. Keines dieser Beispiele spiegelt allerdings die aktuelle Forschung angemessen wider, denn hinsichtlich physikalischer Komplexität und praktischer Bedeutung stehen Wärmespeicher den uns allgegenwärtigen Batterien keineswegs nach.

Ein Wärmespeicher im engeren Sinne des Wortes ist ein geschlossenes thermodynamisches System, dessen Gleichgewichtszustand X = (U1 … UN, V1 … VM) nur durch Ändern der Energiekoordinaten Ui, jedoch nicht durch Ändern der Arbeitskoordinaten Vi verändert wird [1]. Nach dieser zugegebenermaßen abstrakten Definition besteht der einfachste Wärmespeicher aus einem System mit konstantem Volumen V (Arbeitskoordinate), dessen einzige relevante Zustandsfunktion die Innere Energie U (Energiekoordinate) als Funktion der Temperatur oder der Entropie ist. Im Gegensatz dazu verkörpert ein adiabatisch komprimiertes Gasvolumen keinen Wärmespeicher im Sinne dieser Definition, weil seine innere Energie U durch Manipulation an der Arbeitskoordinate V erhöht worden ist. Im weiteren Sinne des Wortes gehören zu einem Wärmespeicher auch z. B. elektrische Heizwendel beim Nachtspeicherofen („Beladeeinrichtungen“) oder ein Dampfkraftprozess bei einem Solarkraftwerk („Entladeeinrichtungen“). Charakterisieren lässt sich ein Wärmespeicher über die Speichertemperatur TH, die Energiespeicherdichte q in Wh/kg, den Speicherwirkungsgrad in Prozent, die maximale Zyklenzahl und die spezifischen Investitionskosten in Euro/Wh.

Der Vergleich mit anderen Speichertechnologien wie Batterien, Supercaps oder Schwungrädern zeigt schnell, dass sich Wärmespeicher nicht durch eine besonders hohe Energiespeicherdichte auszeichnen. Ihre drei wichtigsten Vorzüge sind vielmehr ihr niedriger Preis sowie die Tatsachen, dass sie ihre Eigenschaften auch über viele Zyklen behalten (hohe Zyklenfestigkeit) und dass Wärmespeichermaterialien (Infokasten) im Unterschied zu Lithium, Platin oder Kupfer nicht importiert werden müssen und in großen Mengen zur Verfügung stehen (Ressourcengenügsamkeit). Diese Vorteile gelten gleichermaßen für die drei nachfolgend beschriebenen Typen von Wärmespeichern und geben den Ausschlag für ihr großes Anwendungspotenzial. ...

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Physik im Alltag

Michael Vogel
02 / 2015 Seite 40

Wetterfühlig

Sensoren an Autobahnen und Schnellstraßen erfassen die örtlichen Witterungsverhältnisse
und machen so den Verkehr sicherer.

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Menschen

02 / 2015 Seite 42

Personalien

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Paul Busch
02 / 2015 Seite 46

Nachruf auf Peter Mittelstaedt

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Stefan Jorda
02 / 2015 Seite 47

''Es geht darum, genau zu beobachten''

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DPG

02 / 2015 Seite 48

Physik-Preise 2015

Laudationes auf die Preisträgerinnen und Preisträger der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Deutschen Vakuum-Gesellschaft

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Boris Hänßler
02 / 2015 Seite 60

Innovation braucht Kommunikation

Die Arbeitstagung des Arbeitskreises Industrie und Wirtschaft zeigte eindrucksvoll, wie facettenreich heutige Innovations-Kommunikation sein kann.

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Cornelia Hintze und Laura Gil
02 / 2015 Seite 63

Vielfältige Tagung für Physikerinnen

Vom 16. bis 19. Oktober 2014 fand die 18. Deutsche Physikerinnentagung in Dresden statt.

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Bücher/Software

Yaroslav Lutsyshyn
02 / 2015 Seite 64

E. Michelsen: Quirky Quantum Concepts

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Matthias Hahn
02 / 2015 Seite 64

N. Sieroka: Philosophie der Physik - Eine Einführung

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Tagungen

Heiko Wende, Claudia Weis und Claus Michael Schneider
02 / 2015 Seite 66

Functional Metalorganics and Hybrids

575. WE-Heraeus-Seminar

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Nina Winter und Martina Havenith
02 / 2015 Seite 66

Exploring Solvation Science

572. WE-Heraeus-Seminar

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Dennis D. Dietrich
02 / 2015 Seite 66

Strong Interactions in the LHC Era

574. WE-Heraeus-Seminar

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Wolfgang Brütting und Frank Schreiber
02 / 2015 Seite 67

Charge-Transfer Effects in Organic Heterostructures: Fundamentals and Applications

578. WE-Heraeus-Seminar

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Rubriken

02 / 2015 Seite 67

Notizen

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02 / 2015 Seite 68

Tagungskalender

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

VACUUBRAND präsentiert eine trockene und abriebfreie Schraubenpumpe für den Vakuumbereich bis 10⁻³ mbar. Die Pumpe besticht durch ihre wartungsfreie Technologie ohne Verschleißteile und weist ein Saugvermögen von 10 m³/h auf. VACUU·PURE 10 ist die ideale Lösung für Prozesse, bei denen partikel- und kohlenwasserstofffreies Vakuum im Bereich bis 10⁻³ mbar benötigt wird. Mit dieser Eigenschaft deckt die Schraubenpumpe viele Anwendungsgebiete ab – wie beispielsweise Analytik, Vorvakuum für Turbomolekularpumpen oder die Regeneration von Kryopumpen. Sie ermöglicht aber auch Prozesse wie die Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung, Wärmebehandlung, Entgasung oder Beschichtung. Da keine Verschleißteile zu tauschen sind und lästige Ölwechsel entfallen, ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit sehr langen Standzeiten möglich.

VACCU PURE 10

Lernen Sie VACUU·PURE 10 kennen.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

*Interior Permanent-Magnet

Pfeiffer HiScroll Pumpen Video

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

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