Beiträge von kaninchen

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Mit Molybdändisulfid anstelle von Silizium könnte die Leistungsfähigkeit von Computerchips drastisch erhöht werden

Bis zu zehn Milliarden Transistoren ballen sich heute auf einem einzigen Chip. Doch die Grenze der Siliziumtechnologie ist absehbar. Bei Strukturen unter fünf Nanometer rechnen die Chipentwickler mit störenden Tunneleffekten, die ein verlässliches Schalten unmöglich machen. Doch mit dem Halbleiter Molybdändisulfid, das heute auch als Schmiermittel verwendet wird, könnten Transistoren noch deutlich weiter schrumpfen. In der Fachzeitschrift „Science“ präsentieren nun kalifornische Wissenschaftler einen Transistor, der mit nur einen Nanometer kleinen Strukturen zuverlässig schalten konnte. Dieser Prototyp ist zwar noch weit von einer Anwendung in Computerchips entfernt, eröffnet der Halbleiterbranche jedoch neue Chancen für leistungsfähigere Prozessoren.

„Wir konnten den kleinsten Transistor bisher herstellen“, sagt Ali Javey vom Lawrance Berkeley National Laboratory. Er enthält ein Gatter, auf englisch gate, von nur einem einzigen Nanometer Länge. Allein durch die Wahl geeigneter Materialien ergebe sich laut Javey viel Spielraum, um elektronische Module weiter zu schrumpfen. Möglich wurde dieser Rekord-Transistor mit Kristallen aus Molybdändisulfid. In dem Halbleitermaterial stießen Elektronen auf einen größeren Widerstand als in Silizium und zeigten dadurch eine größere effektive Masse. Störende Tunneleffekte konnten dadurch vermieden werden.

Für die Fertigung des Transistors deponierten Javey und seine Kollegen ein nur ein Nanometer dickes Nanoröhrchen aus Kohlenstoff auf einer hochreinen Unterlage aus Siliziumoxid. Dieses Röhrchen, eingebettet in einer isolierenden Schicht aus Zirkoniumoxid, übernahm die Rolle des Gatters. Über diese Schicht legten die Wissenschaftler einige flache Kristalle aus Molybdändisulfid und kontaktierten die Enden mit kleinen Elektroden aus Nickel. Diese Kontakte fungierten als Quelle und Senke, auf englisch source und drain.

Der Stromfluss zwischen Quelle und Senke ließ sich nun mit einer kleinen Steuerspannung durch das Nanoröhrchen-Gatter kontrolliert schalten. Dieser Schaltprozess ist die Grundlage eines jeden Transistors. Störende Tunneleffekte, bei denen Elektronen unkontrolliert zwischen Quelle und Senke wandern, traten trotz der extrem kleinen Dimension des Nanoröhrchen-Gatters nicht auf.

Dieser Prototyp könnte viel Aufmerksamkeit bei den Chipherstellern wie Intel, Samsung oder Infineon erregen. Denn er zeigt, dass bei fünf Nanometer kleinen Strukturen die Miniaturisierung von Schaltkreisen noch nicht – wie bisher angenommen – enden muss. Allerdings müsste der etablierte Halbleiter Silizium durch Molybdändisulfid ersetzt werden. Um daraus in Zukunft Chips mit Abermilliarden Transistoren fertigen zu können, wären völlig neue Fertigungstechniken nötig, die an die Stelle von heutigen Lithographieverfahren treten könnten. Da Chips auf Siliziumbasis wahrscheinlich noch bis weit ins kommende Jahrzehnt optimiert werden können, bleibt für die Entwicklung neuer Produktionsverfahren aber noch Zeit.

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Neue Materialmischung ermöglicht hohe Wirkungsgrade, die mit der Zeit nur wenig abnehmen – Wichtiger Schritt zur Massenfertigung

Stetig sinken die Preise für Solarzellen aus kristallinem Silizium aufbereits weniger als einen Euro pro Watt installierter Leistung. Noch günstiger könnten in Zukunft Solarzellen aus Perowskit-Kristallen werden, die in den Laboren bereits Wirkungsgrade von über 22 Prozent erreichten. Stellte die noch mangelnde Langzeitstabilität bislang eine große Hürde dar, fanden nun schweizerische Wissenschaftler eine Lösung für dieses Problem. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, konnten zusätzliche Rubidiumionen in der Kristallstruktur die Stabilität deutlich steigern.

„Galten Perowskit-Solarzellen bisher als instabil, konnten wir eine entscheidende Stabilisierung erreichen, die die Brücke hin zu einer Industrialisierung schlägt“, sagt Michael Saliba von der Technischen Hochschule in Lausanne. Bislang bestehen die lichtaktiven Perowskit-Kristalle bevorzugt aus Caesium, Methylammonium und Bleiiodid. Saliba und Kollegen züchteten nun Kristalle, in denen zusätzlich das Alkalimetall Rubidium in die kristalline Struktur eingebaut war. Aus diesem Material fertigten sie kleine Solarzellen verschiedener Größe und überprüften deren Eigenschaften.

Die beste Solarzelle mit Rubidium- und Caesiumanteilen zeigte einen hohen Wirkungsgrad von 21,6 Prozent bei einer elektrischen Spannung von knapp 1,2 Volt. Selbst ein größeres Exemplar mit einem halben Quadratzentimeter Fläche wandelte künstliches Sonnenlicht aus einer genormten Quelle immer noch mit einem Wirkungsgrad von 19 Prozent in photovoltaischen Strom um. Verblüffend stabil zeigte sich ein Exemplar, das die Forscher 500 Stunden lang bei hohen 85 Grad Celsius ununterbrochen beleuchteten. Nach dieser langen Zeit sank der anfängliche Wirkungsgrad von etwas mehr als 17 Prozent nur um ein Zwanzigstel ab. „Diese geringe Alterung unter voller Last überschreitet sogar gängige Industrienormen“, sagt Saliba.

So absolvierte die neue Perowskit-Solarzelle diesen anerkannten Stresstest, der eine langjährige Nutzung simulieren soll, mit Bravour. Allerdings fand dieser Versuch noch unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre statt. Ein Mittel gegen den Zerfall der Perowskit-Kristalle bei hoher Feuchtigkeit kann der neue Ansatz noch nicht bieten. Doch in der Praxis wäre dieses Problem mit einer wasserdichten Verkapselung lösbar. Mit diesem Ergebnis rücken Perowskit-Solarzelle wieder einen Schritt näher hin zur Massenfertigung. Ein weiteres Resultat von italienischen Forschern der Politecnico di Torino zeigt ebenfalls eine Stabilisierung von Perowskit-Solarzellen, erreicht mit dem Zusatz von Fluoropolymeren.

Da bei der Produktion im Unterschied zu Silizium-Solarzellen keine aufwendigen Reinraum- und Vakuumbedingungen herrschen müssen, locken deutlich günstigere Fertigungsprozesse. Prinzipiell ließen sich Perowskit-Solarzellen auch auf großen Flächen, vergleichbar mit anderen Dünnschicht-Modulen etwa aus Cadmiumtellurid, herstellen. Mit diesen stetigen Fortschritten ist es offenbar nur noch eine Frage der Zeit, bis Perowskit-Solarzellen, entweder allein oder im Tandem mit Silizium-Modulen mit Wirkungsgraden um 30 Prozent, in ersten Pilotfabriken gefertigt werden könnten.

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Neue Rekonstruktion fasst Ergebnisse zahlreicher Bohrkernanalysen zusammen

Warm- und Kaltzeiten wechselten sich in der Erdgeschichte in sehr großen Zeitabständen von Jahrmillionen ab. So steht die Erde seit etwa 2,6 Millionen Jahren – auch wenn das mit Blick auf den aktuellen Klimawandel paradox scheint – im jüngsten Eiszeitalter des Quartärs. Wie sich die globalen Temperaturen innerhalb dieser Epoche in den vergangenen zwei Millionen Jahren im Durchschnitt verändert haben, zeichnete nun die amerikanische Klimaforscherin Carolyn Snyder von der Stanford University im Detail auf. In der Fachzeitschrift „Nature“ präsentiert sie die erste durchgehende Rekonstruktion der Erdtemperatur in Intervallen von jeweils 1000 Jahren. Ihre Analyse legt nahe, dass bereits mit der heutigen Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre langfristig mit einer Erderwärmung von drei bis sieben Grad zu rechnen sei.

„Diese Studie ist die erste kontinuierliche Rekonstruktion der globalen Temperatur über Eiszeit-Zyklen hinweg“, sagt Snyder. Die Grundlage ihrer langen Temperaturkurve bildeten 59 Bohrkerne, die aus ozeanischen Sedimenten gewonnen wurden. Daraus konnten zuvor in mehr als 20.000 Analysen die Wassertemperaturen an der Oberfläche der Meere über mehr oder weniger lange Zeitabschnitte ermittelt werden. Snyder sammelte diese Daten und bewertete sie in Abhängigkeit der Epoche und der jeweiligen geographischen Lage. Das Ergebnis ist eine Kurve der mittleren Temperaturen im zeitlichen Abstand von jeweils 1000 Jahren. Aus ihnen ließ sich der langfristige Verlauf der mittleren Erderwärmung ablesen. Kaltphasen wie etwa die „Kleine Eiszeit“ im Mittelalter oder die Kaltzeit vor 100.000 Jahren, bei der weite Teile Europas mit Gletschern bedeckt waren, bildeten dabei erdgeschichtlich nur kurzfristige Schwankungen.

Die neue Rekonstruktion bietet einen umfassenden Blick auf die langfristige Entwicklung der mittleren Oberflächentemperatur. So erkannte Snyder, dass die globale Temperatur bis vor 1,2 Millionen Jahre nach und nach sank, seitdem aber trotz kurzfristiger Schwankungen auf einem stabilen Niveau verharrte. Traten ausgeprägte Kaltzeiten in der ersten Hälfte ihrer Temperaturkurve noch alle 41.000 Jahre auf, verlängerten sich diese Zeitabstände in der zweiten Hälfte auf etwa 100.000 Jahre. Die Ursachen für diesen Wandel sind bislang noch nicht geklärt.

Snyder gelang es auch, den Verlauf ihrer Temperaturkurve mit der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre in Bezug zu setzen. Die relativen Mengen an Kohlendioxid und Methan wurden zuvor über Analysen von Bohrkernen aus der Antarktis, dem wohl wichtigsten Klimaarchiv der Erde, ermittelt. Eine Verdopplung der Kohlendioxid-Konzentration führte laut Snyder langfristig zu einer Erwärmung von sieben bis dreizehn Grad. Übertragen auf die heutige CO2-Konzentration folgerte die Klimaforscherin, dass schon jetzt langfristig mit einer Erwärmung von drei bis sieben Grad zu rechnen sei. „Aber diese Studie bietet keine Vorhersage für die kommende Erderwärmung“, sagt Snyder. Sie liefert vielmehr eine Aussicht auf die Entwicklung der mittleren Erdtemperatur über sehr lange Zeiträume von Zehntausenden von Jahren.

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Altersbestimmung des gespeicherten Kohlenstoffs offenbart, dass Böden viel weniger Kohlendioxid aufnehmen als bisher angenommen

Pflanzen nehmen über die Photosynthese permanent Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf. Wenn sie absterben und verrotten, kann der enthaltene Kohlenstoff dauerhaft im Boden eingelagert werden. Doch das Speicherpotenzial der Böden wurde in bisherigen Klimamodellen offenbar weit überschätzt. Zu diesem Ergebnis kommen amerikanische Wissenschaftler, die das Alter des gespeicherten Kohlenstoffs in 157 weltweit gesammelten Bodenproben bestimmten. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, werden die Böden im laufenden Jahrhundert nur etwa die Hälfte des bisher angenommenen Kohlendioxidsspeichern können.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Böden eine geringere Speicherkapazität für Kohlenstoff haben als bisher gedacht“, sagt Yujie He von der University of California in Irvine. Mit ihren Kollegen hatte sich die Forscherin eine Verbesserung der derzeit genutzten Klimamodelle zum Ziel gesetzt. Diese Modelle gehen von einer relativ hohen, geschätzten Speicherfähigkeit der Böden für Kohlenstoff aus. Doch mit detaillierten Altersbestimmungen des Kohlenstoffs könnte auch der Kohlenstoffkreislauf besser verstanden und damit die Klimamodelle weiter optimiert werden.

Als Maßstab für das Alter diente Yujie He und Kollegen die Konzentration des radioaktiven Kohlenstoffisotops C-14, das sowohl natürlichen Ursprungs ist, als auch bei den oberirdischen Atombombentests zwischen 1945 und 1980 freigesetzt wurde. Je weniger C-14 mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren in einer Bodenprobe enthalten war, desto älter war diese. Insgesamt analysierten die Forscher 157 Bodenproben bis in einen Meter Tiefe von allen Kontinenten, auf denen Pflanzen je nach Klimazone mal schneller mal langsamer wuchsen. Gingen bisherige Modelle für den Kohlenstoffkreislauf von einem durchschnittlichen geringen Alter von 430 Jahren aus, zeigten die neuen Messdaten ein weitaus höheres Alter von 3100 Jahren mit einer Unsicherheit von 1800 Jahren.

Das bis zu sechsfach höhere Alter zeigte, dass die Böden Kohlenstoff deutlich langsamer speicherten als bisher angenommen. Damit sanken auch die Werte für die Speicherkapazität, die die Forscher für das laufende Jahrhundert auf etwa die Hälfte der bisher geschätzten Menge korrigieren mussten. „Eine signifikante Menge des Treibhausgases, das nach bisherigen Annahmen im Boden gespeichert werden sollte, wird in der Atmosphäre bleiben“, sagt Steven Allison, der ebenfalls an dieser Studie beteiligt war. So zeigt dieses ernüchternde Resultat, dass der Ausstoß an Kohlendioxid in den kommenden Jahrzehnten noch deutlich stärker als bisher reduziert werden müsste, um die Erderwärmung auf höchstens zwei Grad zu begrenzen.

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Hallo,

schreibe mir bitte eine Mail an holzheizer-forum@gmx-topmail.de.

Gib bitte dort Deinen Wunschnicknamen, Name, Vorname und Mailadresse an, dann richte ich den Account per Hand ein.

Hallo,

ich suche für die Laing/Lowara Ecocirc 25/4 die Platine der Elektronik als Ersatzteil. Leider sind die nirgends zu finden.

Kommt da vieleicht ein Heizungbauer hier aus dem Forum dran?

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Deutsche Physiker finden nuklearen Anregungszustand im Element Thorium für eine zehnfach genauere Zeitmessung

Die besten Atomuhren, die heute in den Normungslaboren weltweit ticken, gehen in 20 Milliarden Jahren nur eine einzige Sekunde falsch. Noch zehnfach genauere Uhren haben nun deutsche Physiker im Blick. Sie setzen dabei nicht mehr auf Schwingungen von Elektronen, die um einen Atomkern kreisen, sondern auf einen Anregungszustand im Atomkern selbst. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, konnten sie jetzt den einzigen dafür geeigneten und seit 40 Jahren gesuchten Kernzustand im radioaktiven Metall Thorium experimentell nachweisen. Damit legten sie die Grundlage, um in Zukunft eine exakte Atomkernuhr entwickeln zu können.

„Eine solche Uhr hätte außerdem den Vorteil, dass Atomkerne etwa 100.000mal kleiner sind als ganze Atome und daher wesentlich unempfindlicher auf Störeinflüsse von außen reagieren.“, sagt Lars von der Wense von der Ludwig Maximilians Universität München (LMU). Aus bisher nur indirekten Messungen wussten die Wissenschaftler, das der Thoriumkern den niedrigsten Anregungszustand - Isomer genannt - aller der über 3.300 bekannten Atomkerne aufweist. Zusammen mit Kollegen aus Mainz und Darmstadt nahm nun von der Wense das Isotop Thorium-229 mit einem aufwendigen Experiment ins Visier. Der erste direkte Nachweis gelang über die Analyse der Zerfallsprodukte von Uran-233.

In ihrem Experiment zerfiel Uran-233 mit einer Halbwertszeit von 160.000 Jahren in einen Heliumkern, auch Alpha-Teilchen genannt, und das gewünschte angeregte Isomer Thorium-229m. Diese Thoriumkerne konnten die Forscher in einem Ionenstrahl isolieren. Weitere Messungen am Ionenstrahl mit einem Mikrokanalplatten-Detektor offenbarten den Übergang des angeregten Thorium-Isomers in einen Thorium-Atomkern im Grundzustand. „So konnten wir direkt nachweisen, dass der angeregte Zustand tatsächlich existiert“, sagt LMU-Forscher Peter Thirolf. Die Halbwertszeit des Thorium-Isomers war mit mehr als 60 Sekunden ausgesprochen lang. Weitere Experimente könnten die Lebensdauer, die zwischen einigen Minuten und wenigen Stunden erwartet wird, noch genauer zeigen.

Eine lange Lebensdauer des Thorium-Isomers wäre eine wichtige Voraussetzung, um den angeregten Kernzustand für eine Zeitmessung nutzen zu können. Zudem müsste die beim Übergang des Kernzustands freigesetzte Energie noch genauer bestimmt werden. Dann ließe sich ein spezieller Laser entwickeln, der genau diese Energie liefert und sich für die optische Kontrolle einer zukünftigen Thorium-Atomkernuhr eignet. „Im Rahmen des europäischen Forschungsverbundes nuClock werden wir dieses Ziel weiter verfolgen“, sagt Thirolf.

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Computersimulationen zeigen überraschenden Effekt in sehr schnell strömenden Gasen – Grundlage für Entwicklung leiserer Flugzeuge

Startende Flugzeuge verursachen einen schmerzhaften Schallpegel von bis zu 140 Dezibel. Ursache für den Fluglärm sind die Reibung der Gase im Triebwerk und Turbulenzen in der Luftströmung dahinter. Doch amerikanische Physiker analysierten nun mit mathematischen Modellen die Schallerzeugung der Triebwerke genauer. In der Fachzeitschrift „Physics of Fluids“ berichten sie, dass nicht allein die lärmenden Turbulenzen für den hohen Schallpegel verantwortlich seien, sondern auch ein bisher unbekannter Verstärkungseffekt auftrete. Ihre Ergebnisse könnten wesentlich zur Entwicklung leiserer Triebwerke beitragen.

„Sehr schnelle turbulente Strömungen können als Verstärker von Druckschwankungen dienen und Lärm weit entfernt von der Schallquelle erzeugen“, umreißt Mihailo Jovanovi von der University of Minnesota in Minneapolis den neuen Ansatz der Lärmforschung. Dabei dienten instabile Wellenpakete in der Strömung hinter dem Triebwerk als Trägerwelle, über die der Schall transportiert werden konnte. Dieser Effekt ähnelte einer Radiowelle für Mittelwellen-Sender, die eine Information über die Modulation der Amplitude bei konstanter Frequenz der Trägerwelle übermittelt.

Dieses Modell überprüften Jovanovi und seine Kollegen mit einer aufwendigen Computersimulation. Sie basierte auf den Navier-Stokes-Gleichungen, mit denen die Bewegung von viskosen Flüssigkeiten berechnet werden und die ebenfalls für die turbulenten Strömungen hinter einem Triebwerk gelten. Für die Berechnungen teilten die Forscher eine Triebwerksströmung in hunderte Millionen einzelne Bereiche auf. Das Ergebnis dieser numerischen Analyse bestätigte, dass instabile Wellenpakete tatsächlich Schall weiterleiteten und so vermutlich zum hohen Lärmpegel eines startenden Flugzeugs beitragen.

Auf der Basis dieser Modellrechnungen – Input-Output-Analyse genannt – könnten neue Strategien gegen Fluglärm entwickelt werden. Zuvor gilt es jedoch, auch im Experiment Hinweise auf diese überraschende Übertragung von Triebwerksschall zu suchen. Die Forscher sind sogar davon überzeugt, dass ihr Modell der instabilen Wellenpakete auch neue Erkenntnisse für die Schallausbreitung von Windkraftanlagen und für die Analyse von Verbrennungsprozessen in einem Motor liefern könnte.

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Nanostrukturen aus Aluminium zeigen überraschend hohe Effizienz – Entwicklung kleiner, mobiler Entsalzungsanlagen möglich

Küstenstaaten, die unter Trockenheit leiden wie etwa Israel, setzen verstärkt auf die Entsalzung von Meerwasser. Diese großen Anlagen benötigen allerdings viel Energie, um dem Wasser das Salz zu entziehen. Chinesische Wissenschaftler schlagen nun vor, Sonnenlicht direkt für die Entsalzung zu nutzen. In der Fachzeitschrift „Nature Photonics“ präsentieren sie ein nanoporöses Material aus Aluminium, das im Labor eine hohe Effizienz zeigte und zu kleinen und sehr günstigen Entsalzungsanlagen führen könnte.

„Im Unterschied zu anderen Entsalzungsmethoden ist unser Modul klein, tragbar und für die persönliche Versorgung mit Wasser geeignet“, sagt Jia Zhu von der Nanjing University. Zusammen mit seinen Kollegen behandelte er eine dünne Aluminiumfolie mit Phosphorsäure. Dabei entstand eine stark poröse Schicht mit zahlreichen nur Bruchteile von einem Mikrometer kleinen Poren. Auf diese Schicht deponierten sie Nanopartikel aus Aluminium, die an ihrer Oberfläche ebenfalls zu Aluminiumoxid oxidierten.

Dieses schwarze Material war so leicht, dass es mühelos auf Salzwasser schwimmen konnte. Es absorbierte eingestrahltes Sonnenlicht sehr effizient und erreichte einen hohen Absorptionsgrad von mehr als 96 Prozent des Sonnenspektrums. Lokal heizte es sich schnell auf 80 bis knapp 100 Grad Celsius auf und steigerte die Verdunstungsrate des Wassers. Der Dampf konnte in einer kleinen Kammer kondensieren, trinkbares Wasser mit einem sehr geringen Salzgehalt tropfte in ein Reservoir. Verantwortlich für die sehr effiziente Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme machten die Forscher sogenannte Plasmonen, die an den Nanoteilchen in der porösen Aluminiumschicht bei einfallendem Sonnenlicht entstanden.

Erste Versuche mit handlich kleinen Entsalzungsanlagen verliefen erfolgreich. So verdunsteten unter vierfach konzentriertem Sonnenlicht stündlich knapp sechs Liter Wasser pro Quadratmeter. Zum Vergleich: Ganz ohne die porösen Aluminiumschichten verdunstete weniger als die Hälfte des Wassers. In ihren Versuchen verwendeten die Forscher Wasserproben mit unterschiedlichen Salzanteilen zwischen einem und zehn Prozent, entsprechend des Salzgehalts der Ostsee oder des Toten Meers. Das verdunstete und danach wieder kondensierte Wasser zeigte in allen Fällen sehr geringe Salzanteile und war als Trinkwasser geeignet.

Aufbauend auf diesen Versuchen könnten nun kleine, mobile Entsalzungsmodule entwickelt werden, die mit den nanoporösen Aluminiumschichten für eine dezentrale Trinkwasserversorgung genutzt werden könnten. Allerdings funktionierten die Module nur etwa 25 Verdunstungszyklen. Doch soll die Langlebigkeit der Schichten in Zukunft gesteigert werden. Da die eingesetzten Materialien günstig verfügbar sind, können sich die Forscher dann einen breiten Einsatz ihrer Entsalzungsmethode für den privaten Gebrauch vorstellen.

Hallo,

auch von mir ein herzliches Willkommen.

Ein Bodenheizsystem setzt einen Heizkreisverteiler für die Rohrschleifen im Fußboden voraus. Die Rohrschleifen im Boden sollten nicht unterbrochen werden, sondern direkt am Heizkreisverteiler starten und dort auch wieder enden. Ob da Edelstahl das Richtige ist, wag ich zu bezweifeln. Zur Verrohrung des Fußbodens werden diffusionsdichte Mehrschichtverbundrohre eingesetzt, diese sind flexibel und im erforderlichen Rahmen biegbar.
Fittinge im Boden sind zu vermeiden, da im Schadensfall der Fußboden wieder aufgestämmt werden muss. Die Mehrschichtverbundrohre sind im Normalfall Jahrzehnte dicht, was man über Schraubverbindungen nicht immer sagen kann.

Wenn es nur um den Anschluss der Rohre an den Verteiler geht, ist es egal ob Du Edelstahl nimmst oder Rotguss.

Hallo Georgshof,

bist jetzt freigeschaltet.

Hallo,

der Benutzername ist nicht vorhanden.

Bei der Zusammenlegung der Foren sind alle Benutzer die länger als 3 Jahre keine Aktivität gezeigt haben, oder 0 Beiträge hatten gelöscht worden.

Bitte neu registrieren.

Ohne Informationen wie dem Benutzername können wir nichts machen.

Hallo,

wirklich schönes Teil!

Viel Spaß und Erfolg damit.

Hallo,

habe meine Glaskugel nicht dabei, und kann mit den reichhaltigen Informationen nichts anfangen.

Was genau geht nicht, registrieren, anmelden mit einem vorhandenen Benutzeraccount, wie war dann der benutzername?

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Komplexes Experiment zeigt eine Zeitumkehr von Lichtsignalen – trotzdem kein Widerspruch zu Einsteins Theorien

Wenn sich ein Lautsprecher schneller als der Schall auf einen Zuhörer bewegt, tritt ein faszinierender Effekt ein: In den Ohren des Zuhörers läuft das aus dem Lautsprecher tönende Musikstück rückwärts ab. Physiker haben nun ein ausgeklügeltes Experiment aufgebaut, um den analogen Effekt auch für Licht messen zu können. Tatsächlich konnten sie mit einem sehr schnellen Detektor eine Art Zeitumkehr nachweisen. Dabei betonen sie, dass ihre Ergebnisse, veröffentlicht im Fachblatt „Science Advances“, nicht im Widerspruch zu den Theorien Albert Einsteins stehen. Weder Materie noch Information wurde mit Überlichtgeschwindigkeit übermittelt.

„Aber Lichtquellen können sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen“, sagt Matteo Clerici von der University of Glasgow. Wichtige Bedingung dafür: Die Ausbreitung mit Überlichtgeschwindigkeit ist nicht mit der Bewegung von Materie verknüpft. Gemeinsam mit seinen Kollegen gelang es Clerici, mit einem schnell getakteten Laser eine Lichtquelle zu konstruieren, die aus der Sicht eines Detektors superluminar war, sich also mit Überlichtgeschwindigkeit bewegte. Für dieses Experiment lenkten die Physiker die sehr kurzen Lichtpulse des Lasers auf einen Reflektorschirm. Die Reflexe auf diesem dienten nun als jene Lichtquelle, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen sollte. Einfache geometrische Beziehungen reichten für den Effekt aus.

Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zeichneten die Forscher die Bewegung der Reflexe über dem Reflektorschirm auf. Bei einem Winkel von 65 Grad zwischen Kamera und Reflektorschirm breiteten sich die Reflexe aus der Sicht der Kamera mit knapp der halben Lichtgeschwindigkeit aus. Die Kamera erkannte dabei eine Bewegung der Reflexe von links nach rechts auf dem Reflektorschirm. Wurde der Beobachtungswinkel jedoch auf 25 Grad verringert, bewegten sich die Reflexe aus der Sicht der Kamera etwa mit der doppelten Lichtgeschwindigkeit. Später ausgesandte Lichtpulse konnten die zuvor emittierten überholen und erreichten die Kamera zuerst. Entsprechend zeigten die Kamerabilder eine Ausbreitung der Reflexe in umgekehrter Richtung von rechts nach links.

Mit ihren Versuchen bestätigen die Forscher ein interessantes Gedankenmodell für Lichtquellen, die sich selbst relativ zu einem Beobachter schneller als das Licht bewegen können. Praktische Anwendungen könnten diese Phänomene laut Clerici etwa für die Auswertung von Seismogrammen haben. Denn es ist nicht ausgeschlossen, dass Erdbebenwellen innerhalb der Erde ebenfalls an gebeugten Flächen gestreut würden und dadurch zu seltsamen Messergebnissen auf der Erdoberfläche führen.

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Hauchdünne Schichten aus Nickeloxid-Kristallen verhalten sich wie Metall und Isolator zugleich - Syntheseverfahren für neue Materialklasse

Polare Metalle bilden eine völlig neue Klasse von Materialien, die eigentlich widersprüchliche Eigenschaften in sich vereinen. Schon in den 1960er Jahren wurden sie theoretisch vorhergesagt, doch erst vor wenigen Jahren erstmals experimentell bestätigt. Eine amerikanische Forschergruppe entwickelte nun eine neue Strategie, um polare Metalle mit unterschiedlichen Eigenschaften gezielt herstellen zu können. Ihre ersten Versuche, präsentiert in der Fachzeitschrift „Nature“, führten zu einer hauchdünnen Kristallschicht, die sich gleichzeitig wie ein Metall und ein Isolator verhielt.

„Unser Designkonzept kann zu funktionalen Materialien führen, in denen widersprüchliche Eigenschaften koexistieren“, sagt James Rondinelli von der Northwestern University in Evanston. So sollte ein neues polares Metall sowohl elektrischen Strom sehr gut leiten können, als auch elektrisch polarisierbar sein wie ein Isolator. Dazu wählten Rondinelli und seine Kollegen von der University of Wisconsin in Madison eine Gruppe von Nickeloxid-Verbindungen. Diese Nickelate formten zusammen mit Seltenen Erden-Elementen wie Neodym oder Lanthan spezielle Kristallstrukturen, die – rein theoretisch – für die Vereinigung widersprüchlicher Eigenschaften geeignet sein sollten.

Aufwendige Computersimulationen zeigten, dass sich die Atomen in diesen Nickeloxid-Kristallen in zwei getrennten Schichten anordneten. Eine davon sollte für die metallische Leitfähigkeit, die andere für den Aufbau von Dipolmomenten für eine elektrische Polarisierung verantwortlich zeichnen. Diese Idee setzten die Forscher in einem Experiment um, bei dem sie Neodymnickeloxid-Kristalle in nur wenige millionstel Millimeter dünnen Schichten auf einer extrem glatten Unterlage aus Lanthanaluminiumoxid wachsen ließen.

Diesen Kandidaten für ein polares Metall untersuchten die Wissenschaftler mit zahlreichen Methoden – vom Elektronenmikroskop bis zur Strukturanalyse mit Röntgenstrahlung. Dabei zeigte sich, dass sich die Kristallstruktur sehr stark an der atomaren Ordnung der glatten Aluminiumoxid-Unterlage ausgerichtet hatte. Allein dadurch, so sind die Forscher überzeugt, konnten sich zwei Schichten mit voneinander unterschiedlichen Eigenschaften ausbilden. Tatsächlich zeigten weitere Messungen, dass diese hauchdünnen Kristallschichten einerseits elektrischen Strom leiteten wie ein Metall und andererseits elektrisch polarisierbar waren wie ein Isolator.

Dieses Grundlagenexperiment zeigt einen neuen Weg auf, um über die geometrische Anordnung von Atomen die elektrischen Eigenschaften in kristallinen, hauchdünnen Schichten zu kontrollieren. Auf dieser Basis könnten nun weitere polare Metalle entwickelt werden, die elektrische, magnetische und sogar optische Eigenschaften in sich vereinen. Solche auch Multiferroika genannten Werkstoffe könnten etwa zu neuartigen Schaltkreisen oder Datenspeichern führen.

Hallo,

ich habe es mit Firefox, IE11 und Chrom ausprobiert, man kann die offenen Bereiche wie oben auf dem Bild sehen.

Hallo,

sehr oft sind die Ventile einfach nur fest. Da helfen leichte schläge mit einem Holz- oder Gummihammer direkt auf das Ventil die Verkrustungen zu lösen.

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Neue Studie warnt vor Trockenheit auf zahlreichen kleinen Inseln in Folge des Klimawandels

Viele Inseln wie die Malediven, Tuvalu oder die Bahamas fürchten die mit zunehmender Erderwärmung steigenden Meeresspiegel. Doch der Klimawandel bedroht in den kommenden Jahrzehnten auch schon die Wasserversorgung eines Großteils der kleinen Inseln weltweit. Zu diesem Ergebnis kommen amerikanische Klimaforscher in einer Studie, die sie nun im Fachblatt „Nature Climate Change“ veröffentlichen. Dank dieser Warnung vor zunehmender Trockenheit könnten die etwa 18 Millionen Einwohner der kleinen Inseln bessere Gegenmaßnahmen ergreifen.

„In den bisherigen globalen Klimamodellen existieren Inseln wie die Osterinseln einfach nicht“, sagt Kristopher Karnauskas von der University of Boulder. Denn Modelle mit einer Auflösung von etwa 200 Kilometern sind zu grob, um nur wenige Quadratkilometer große Inseln berücksichtigen zu können. Darin sehen Karnauskas und seine Kollegen den Grund, dass das Dürrerisiko für Inseln bisher stark unterschätzt wurde. Nun verfeinerten sie die Klimamodelle für insgesamt 80 Inselgruppen in allen Ozeanen der Erde. 73 Prozent dieser Inseln müssten demnach ab Mitte dieses Jahrhunderts mit zunehmender Trockenheit rechnen. Stark betroffen seien die Antillen, die Osterinsel und sogar die Azoren.

Der Wasserhaushalt einer Insel wird wesentlich vom Niederschlag und von der Verdunstungsrate bestimmt. Die globalen Klimamodelle liefern für die Ozeane Niderschlagsprognosen, die auch für die Inseln angenommen werden können. Doch die Verdunstungsrate über Wasser unterscheidet sich wesentlich von der einer Landfläche. Genau diesen Faktor berechneten Karnauskas und Kollegen für die Inselgruppen neu - unter Beachtung der jeweiligen Klimazone, der Topographie oder der Vegetation. Die ermittelten Verdunstungsraten zeigten, dass bis zum Jahr 2090 nur ein Viertel der Inseln von einer gesicherten Wasserversorgung ausgehen könnten.

„Die Atmosphäre wird durstiger und hält mehr Wasser zurück“, sagt Karnauskas. Das habe Auswirkungen auf die Anpassung der Inselbewohner an den Klimawandel. So könnten mit der Warnung vor zunehmender Trockenheit der Ackerbau umgestellt oder mehr Trinkwasserspeicher gebaut werden, um die Folgen zu lindern.