Hamburger Wissenschaftler entwickeln neuartige Nanomaterialien für die Umwandlung von Wärme in Strom

06.06.2016

Bildunterschrift: Links: Aufbau des geschichteten optischen Nanomaterials aus nur 20 Nanometer dicken Lagen des hochtemperaturbeständigen Wolframs und 100 Nanometer dicken Lagen aus ebenfalls hochtemperatur­festem Hafniumdioxid. Rechts: Die elektronenmikroskopische Aufnahme des opti­schen Nanomaterials zeigt die sehr hohe Präzision, mit der die Einzellagen erzeugt wurden. Zum Ver­gleich: Der Durchmesser eines menschlichen Haares ist fünftausendmal größer als die Dicke einer Wolframschicht. (Foto: TUHH)

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Hamburg (TUHH), des Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) in Kooperation mit der kanadischen University of Alberta haben ein neuartiges opti­sches Nanomaterial hergestellt, das es erm&ölicht, W&äme direkt in Strahlung und danach mit hoher Effizienz in elektrische Energie umzuwandeln. Das neu entwi­ckelte Nanomaterial soll einen wichtigen Beitrag leisten, moderne Industriegesellschaf­ten auf ressourcenschonenden Energieeinsatz umzustellen. Publiziert wird die Arbeit am 6. Juni 2016 in &bd„ure Communications&ld“iner der weltweit wichtigsten Fachzeitschriften f&uuüach&uuügreifende, wissenschaftliche Forschungsarbeiten.</p

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uästrahlung direkt in elektrische Energie umzuwandeln, bezeichnet man als Thermophotovoltaik. Hierf&uuüaben die Hamburger Wissenschaftler geschickt Nanoschichten aus den hochtemperaturfesten Materialien Wolfram und Hafniumdioxid kombiniert und daraus ein sogenanntes optisches Metamaterial aufgebaut. Die Dicke einer Wolframschicht ist dabei f&uuüausendmal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Dieses neuartige Nanomaterial unterdr&uuü die Aussendung unerw&uuühter langwelliger W&auästrahlung bei 1000&de°nd l&auä nur die Emission der auch technisch verwertbaren k&uuürwelligeren W&auästrahlung zu. Die langwellige Strahlung wird in der thermophotovoltaischen Energieumwandlung nicht gebraucht und w&auäverloren.</p

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ch die Unterdr&uuüng der langwelligen Emission l&auä sich die Effizienz von thermophotovoltaischen Energiewandlern deutlich erh&ouö, mit denen die in industriellen Prozessen anfallende Abw&auä oder auch W&auä aus Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Das Hamburger Forscherteam konnte weltweit erstmals den Nachweis erbringen, dass eine solche selektive Emission mit Metamaterialien bei 1000&de°&ouöch ist. Die Temperaturbest&auägkeit des optischen Metamaterials ist Rekord.</p

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optischen Nanomaterialien wurden im Sonderforschungsbereich 986 &bd„szßchneiderte Multiskalige Materialsysteme &nd–su³“r TUHH entwickelt. Der SFB wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef&ouört. &bd„einsam mit unseren Kooperationspartnern von der Univer­sity of Alberta ist es uns gelungen, alle erforderlichen Kompetenzen von der Theorie und elektro­magnetischen Simulation &uumlüie Schichtherstellung bis hin zur optischen, thermischen und strukturanalytischen Charakterisierung zusammenzuf&uumlüund dar&uumlüinaus einen hervorragen­den l&auml;äuml;üifenden Teamgeist zu etablieren&ldquo“ Professor Manfred Eich, Co-Sprecher des SFB 986 und Leiter des Instituts f&uuml;üsche und Elektronische Materialien der TUHH.</p>

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ation <br />
rolling thermal emission with refractory epsilon near-zero metamaterials via topological transi­tions" by Pavel Dyachenko, Sean Molesky, Alexander Petrov, Michael St&ouml;röobias Krekeler, Slawa Lang, Martin Ritter, Zubin Jacob, and Manfred Eich [Paper #NCOMMS-15-23573B]<br />i
re Communications<br /><

.1038/ncomms11809</p> <

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ikel erscheint am 6. Juni 2016 unter http://www.nature.com/nco … 809/full/ncomms11809.html</p> <

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Informationen:</stron

of

r. Manfred Eich<br />
sche Universit&auml;tärg-Harburg (TUHH)<br />
ut f&uuml;rüche und Elektronische Materialien<br />
ig;ßr Stra&szlig;ß />
Hamburg<br />
9 40 42878 3147<br />
9 40 42878 2229<br />
: <a hreftuhh.de
//www.tuhh.de/alt/oem/home.html</p>


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