Granulares Aluminium für Computer der Zukunft
Karlsruher Institut für Technologie

Quantencomputer gelten zu Recht als die Rechner der Zukunft, können sie doch im Vergleich zu klassischen Computern große Datenmengen sehr viel schneller verarbeiten. Denn während normale Computer einen Rechenschritt nach dem anderen ausführen müssen, nehmen auf quantenmechanischen Prinzipien basierende Computer viele Rechenschritte parallel vor, sodass sie Aufgaben besonders effizient lösen. Der Informationsträger des Quantencomputers ist das Quantenbit, kurz Qubit. Bei Qubits gibt es nicht nur die Informationen „0“ und „1“, sondern auch Werte dazwischen, die über die quantenmechanische Überlagerung von Zuständen realisiert werden –  das ist das sogenannte Superpositionsprinzip. Einen solchen Zustand aufrechtzuerhalten, ist allerdings schwierig. Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun granulares Aluminium, kurz grAl, für Quantenschaltungen eingesetzt und gezeigt, dass dieses supraleitende Material großes Potenzial besitzt, die bisherigen Grenzen der Quantencomputer zu überwinden.

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Biologisches Gewebe aus dem 3D-Drucker
Fraunhofer-Gesellschaft

Der 3D-Druck hat nicht nur in der industriellen Produktion Einzug gehalten, auch in der regenerativen Medizin gewinnt er zunehmend an Bedeutung: Mittels 3D-Druck lassen sich nämlich maßgeschneiderte bioverträgliche Gewebegerüste erzeugen, die in Zukunft irreparabel geschädigtes Gewebe ersetzen sollen. Ein Forscherteam am Fraunhofer IGB in Stuttgart arbeitet daran, biologische Implantate per 3D-Druckverfahren im Labor herzustellen. Schicht für Schicht drucken die Wissenschaftler Flüssigkeiten, bestehend aus Biopolymeren wie Gelatine oder Hyaluronsäure, wässrigem Nährmedium und lebenden Zellen, bis ein 3D-Objekt entstanden ist, dessen Form zuvor programmiert wurde. Diese Biotinten bleiben während des Drucks fließfähig, danach werden sie mit UV-Licht bestrahlt, wobei sie zu Hydrogelen, sprich wasserhaltigen Polymernetzwerken, vernetzen. Die Biomoleküle lassen sich gezielt chemisch modifizieren, sodass die resultierenden Gele unterschiedliche Festigkeiten und Quellbarkeiten aufweisen. Somit können Eigenschaften von natürlichen Geweben nachgebildet werden – von festem Knorpel bis hin zu weichem Fettgewebe.

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3D-Tomographien zeigen, wie Lithium-Akkus altern
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Ob in der Elektromobilität, in der Robotik oder der IT – Lithium-Akkus werden einfach überall eingesetzt. Trotz jahrzehntelanger Optimierung lässt sich bisher jedoch nicht verhindern, dass solche Akkus mit der Zeit „altern“, wodurch sie mit jedem neuen Ladungszyklus ein Stück ihrer Kapazität verlieren. Grob sind die Prozesse bekannt, die dazu führen. Nun hat ein HZB-Team zusammen mit Batterieforschern aus dem Forschungszentrum Jülich, der Universität Münster und Partnern aus Forschungseinrichtungen in China den Prozess der Degradation von Lithium-Elektroden erstmals im Detail dokumentiert. Dies gelang ihnen mithilfe eines 3D-Tomographieverfahrens mit Synchrotronstrahlung an BESSY II (HZB) sowie am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG).

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Bild: www.pixabay.de