Chemie:
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TECHMAX 28: Nachwachsende Nanowelt - Cellulose-Kristalle werden zum grünen Zukunftsmaterial
Sie sind winzig und doch so bedeutend für unseren Alltag: Nanopartikel bestimmen Eigenschaften von Materialien und begegnen uns in Sonnenschutzmitteln, schmutzabweisenden Textilien oder als Transporter für Medikamente. Der TECHMAX wirft einen Blick ins Labor, in dem an neuen Materialien aus Nanocellulose geforscht wird. Svitlana Filonenko und Esther Jaekel erklären, wie sie Cellulose-Nanokristalle gewinnen und stellen deren Eigenschaften und mögliche Anwendungen vor.
Chemie: Anorganische Chemie
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TECHMAX 19: Einfach durchgerostet
Forscher im Kampf gegen Korrosion
Allein in Deutschland vernichtet Korrosion jedes Jahr Technik und Infrastruktur im Wert von 75 Milliarden Euro. Das sind immerhin fast drei Prozent des Bruttoinlandsprodukts. Auch 3000 Jahre nachdem sich unsere Vorfahren den Werkstoff Eisen zunutze machten, sind beim Thema Rost noch lange nicht alle Fragen beantwortet.
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TECHMAX 10: Alles ganz schön oberflächlich
Warum Forscher noch mehr über Katalyse wissen wollen
Ohne heterogene Katalyse läuft in der Chemie wenig - 90 Prozent aller Produkte der chemischen Industrie werden durch Katalyse gewonnen. Ein Musterfall der heterogenen Katalyse ist die Ammoniaksynthese.
Chemie: Biochemie
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TECHMAX 11: Schnüffeln für die Wissenschaft
Wie Forscher eine molekulare Nase entwickeln
Biosensoren benötigen eine biologische Komponente. Alle Versuche, dergleichen aus Membranproteinen herzustellen, scheiterten bisher jedoch an den besonderen Eigenschaften dieser Proteine.
Chemie: organische Chemie
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TECHMAX 25: Mikroplastik im Meer
Warum Chemiker an bioabbaubaren Kunststoffen forschen
Kunststoffe sind Fluch und Segen zugleich: Als universell einsetzbare Alleskönner erleichtern sie uns unser Leben. Gleichzeitig werden sie mehr und mehr zum Problem – wegen ihrer Haltbarkeit. Mit bioabbaubaren Varianten wollen Forscher die Plastikflut eindämmen.
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TECHMAX 17: Die Natur als geniale Apotheke
warum Chemiker komplizierte Naturstoffe nachbauen
Weltweit sind inzwischen etwa 6000 chemische Substanzen aus Schwämmen, Korallen, Muscheln, Würmern, Mantel- und Nesseltieren, Stachelhäutern, Bakterien und Algen identifiziert worden. Die Extrakte aus der "Blauen Apotheke Meer" könnten gerade in der Medizin kleine Wunder bewirken. Forscher vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr haben sich darauf spezialisiert, solche Naturstoffe Schritt für Schritt im Labor zu synthetisieren.
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TECHMAX 7: Evolution im Reagenzglas
Wie Forscher an Enzymen feilen
Als Biokatalysatoren halten Enzyme die Stoffwechselvorgänge im Organismus in Gang. Auch für die synthetische organische Chemie sind sie äußerst attraktiv - vor allem bei der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe.
Chemie: physikalische Chemie
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TECHMAX 24: Echte Knochenarbeit
Wie Forscher die Tricks der Natur entschlüsseln
Warum sehen Knochen kleiner Tiere so viel schlanker aus als die großer Tiere? – das fragte sich schon Galileo Galilei. Der Universalgelehrte hatte bereits erkannt, dass geometrische Gesetze das Design von Knochen bestimmen. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung wollen hinter die Konstruktionsprinzipien kommen.
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TECHMAX 20: Nagelprobe für den Fakir
Bereits in den 1970er Jahren untersuchte der Botaniker Wilhelm Barthlott die Fähigkeit zur Selbstreinigung beim Lotos. Doch technische Anwendungen dieses „Lotoseffekts“ konnten sich bislang noch nicht so richtig durchsetzen. Dabei wären selbstreinigende Autoscheiben, Fassadenglas und Solarzellen ein gewaltiger Fortschritt. Solarzellen würden beispielsweise nicht mehr unter Lichtverlust durch Verschmutzung leiden.
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TECHMAX 16: Knallgas unter Kontrolle
Brennstoffzellen für den breiten Einsatz fit gemacht
Die Bundesregierung fördert Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie – und damit auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Eine Herausforderung sind bessere Membranen in den Zellen. Daran forschen Max-Planck-Teams ebenso wie an Diagnosesystemen zur Überwachung der Zellen.
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TECHMAX 13: Eine volle Ladung Energie
elektrisierende Ideen für leistungsfähige Batterien
Elektrische Antriebe sind viel effizienter als Verbrennungsmotoren. Die Chancen für Elektroautos stehen deshalb mittelfristig gut. Mithilfe der Nanotechnik versuchen Forscher Batterien auf Lithium-Basis zu optimieren. Dabei setzen sie Sand quasi als elektrisches Schmiermittel ein.
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TECHMAX 8: Mit unbeschränkter Haftung
Wie Gecko & Co die Materialforschung inspirieren
Wenn sich Forscher mit der Entschlüsselung von „Erfindungen der belebten Natur“ und ihrer innovativen Umsetzung in die Technik befassen, so nennt man das Bionik. Dabei werden Prinzipien von biologischen Modellsystemen abgeleitet und dienen dann als Vorlage für technische Problemlösungen.
Physik: Astronomie
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TECHMAX 26: Massemonster im All
Wie Forscher das schwarze Loch in der Galaxis durchleuchten
Im Universum gibt es kaum einen extremeren Ort: Schwarze Löcher verschlucken alles, was ihnen zu nahekommt; selbst Licht kann ihrer unvorstellbaren Schwerkraft nicht entrinnen. Was verbirgt sich hinter diesen kosmischen Schwerkraftfallen?
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TECHMAX 4: Der Kosmos bebt
Wie Forscher nach Graviationswellen lauschen
Mit der Relativitätstheorie schuf Einstein ein neues Verständnis von Raum und Zeit. Das Phänomen der Gravitationswellen war eine seiner Vorhersagen. Nun haben Forscher sie nachgewiesen.
Physik: Atom- und Teilchenphysik
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TECHMAX 22: Das Atom im Spiegel
Forscher auf der Jagd nach einzelnen Photonen
Warum können wir diesen Text lesen? Weil das vom Blatt reflektierte Licht die Schriftinformation in unsere Augen transportiert. Dort wandeln Sehzellen sie in Nervensignale um. Diese „Wechselwirkung“ zwischen Licht und Materie geschieht permanent in unserer Welt.
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TECHMAX 21: Auf der Spur des Sternenstaubs
wie schwere Elemente im Kosmos entstehen
Wir sind aus Sternenstaub. Das lernt man bei Klaus Blaum, Direktor am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. Er erforscht, wie schwere Elemente in Sternen entstehen. Wissenschaftlich heißt das „Nukleosynthese“.
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TECHMAX 12: Zurück zum Urknall
wie Teilchenphysiker mit dem LHC auf Zeitreise gehen
Ferne Galaxien bestehen aus den gleichen Elementarteilchen, aus denen die Welt um uns herum aufgebaut ist. Um das große Universum zu erklären, muss man somit die Physik der kleinsten Teilchen verstehen. Mit dem weltweit stärksten Teilchenbeschleuniger, dem "Large Hadron Collider", unternimmt die Teilchenphysik eine Zeitreise zurück zum Urknall.
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TECHMAX 9: Die Sonne im Tank
Wie Fusionsforscher das Feuer einfangen
Wie lassen sich fossile Brennstoffe in Zukunft ersetzen? Neben Kernspaltung, Sonnen- und Windenergie bleibt eigentlich nur die . Der TECHMAX erklärt die Grundlagen der Kernfusion und stellt zwei verschiedene Experimenttypen vor, auf die sich die Forschung konzentriert.
Physik: Elektronik
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TECHMAX 18: Solarzellen mit mehr Leistung
wie Forscher den Dunkelstrom eindämmen
Photovoltaik ist überall im Alltag präsent. Selbst Schuldächer werden inzwischen als Solarstellflächen genutzt und decken einen nicht unbeträchtlichen Teil des Energiebedarfs der Gebäude. Unabhängig von Fragen der Energieversorgung ist die Solarzelle ein gutes Beispiel, um den Aufbau von Halbleitern zu besprechen – und gleichzeitig interessante Forschungsaspekte aufzugreifen.
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TECHMAX 5: Widerstand zwecklos
Supraleiter auf dem Sprung zu höheren Temperaturen
Die Ergebnisse der Festkörperforschung führen zu technologischen Entwicklungen, die in weiten Bereichen unser Leben beeinflussen und verändern. Ein Beispiel dafür ist die Supraleitung, die nun rund hundert Jahre nach ihrer Entdeckung zur Alltagstechnik wird.
Physik: Molekülphysik
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TECHMAX 23: Moleküle auf der Zunge
Wie die Physik das Essen erforscht
Essengehen mit Thomas Vilgis ist ein besonderes Erlebnis. Schnell ist man bei der Frage, wie Mundgefühl, Geschmack und Aromen entstehen. Was passiert beim Kauen? Wie brechen dabei Strukturen aus großen Molekülen auf und setzen Aromen frei? Bei dem Mainzer Physikprofessor und Max-Planck-Forscher lernt man: Die Eigenschaften von Nahrung sind ganz direkt mit der Nanowelt der Moleküle verknüpft.
Physik: Optik
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TECHMAX 15: Schärfer als das Licht erlaubt
Forscher überwinden die Grenzen der Lichtmikroskopie
120 Jahre lang galt als unumstößlich, was der deutsche Physiker Ernst Abbe 1873 zeigte: gleichartige Strukturen, die kleiner als 200 Nanometer groß sind, lassen sich mit einem Lichtmikroskop nicht mehr detailgenau abbilden. Doch mit einem Trick ist es Forschern gelungen, diese Auflösungsgrenze deutlich nach unten zu verschieben.
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TECHMAX 6: Wunderlampe aus dem Quantenland
Wie der Laser zur Alltagstechnik wird
Laser finden sich in DVD-Spielern, als Lichtskalpell in der Medizin oder zum Schneiden von Metallen. Doch die wenigsten wissen, wie er tatsächlich funktioniert. Dabei liefert der Laser ein anschauliches Beispiel zum Zusammenwirken von Licht und Elektronen und erlaubt einen Exkurs in die Grundlagen des Bohrschen Atommodells.
Physik: Strömungsphysik
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TECHMAX 14: Turbulente Ereignisse
Warum Forscher beim Kaffeeumrühren genau hinschauen
Turbulenz ist überall gegenwärtig: Sie tritt auf im Blutfluss unseres Herzens, in der Atmosphäre oder im Kosmos. Aber verstanden ist sie noch lange nicht. Seit mehr als 150 Jahren arbeiten Strömungsforscher, Ingenieure, Mathematiker und Physiker daran, Turbulenz zu erklären.
Physik: Werkstoffe
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TECHMAX 27: Drucken in 3 Dimensionen - wie Forscher filigrane Formen aus Metall produzieren
wie Forscher filigrane Formen produzieren
Das 3-D-Drucken von fein strukturierten Metallteilen wird am Beispiel der Additiven Fertigung aufgezeigt. Werkstoffwissenschaftler erläutern die Herausforderungen bei der Herstellung und untersuchen die Vorgänge, die beim Schmelzen und Erstarren in Legierungen stattfinden.
