Zwei Arbeitsgruppen der Universität Münster an Projekt „FestBatt“ des Bundesforschungsministeriums beteiligt

Der Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) startet in die zweite Förderphase. In der ersten Phase (2018 bis 2021) erarbeiteten mehr als 100 Forscherinnen und Forscher die wissenschaftlichen Grundlagen der Synthese sogenannter Festelektrolyte als Kernkomponenten von Festkörperbatterien. Im Mittelpunkt der zweiten Phase, die jetzt startet, steht die Entwicklung von Zellkomponenten und ganzen Festkörperbatteriezellen auf der Basis dieser Elektrolyte und der dafür notwendigen Material- und Prozesstechnologie. Hierfür setzt das BMBF die Förderung des Kompetenzclusters „FestBatt“ mit insgesamt rund 23 Millionen Euro für drei Jahre fort. Beteiligt sind 17 wissenschaftliche Einrichtungen, darunter erneut zwei am Standort Münster: die Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster und das Helmholtz-Institut Münster.

Das Konzept der Festkörperbatterie gilt als mögliche Weiterentwicklung der heute gängigen Lithiumionenbatterien mit flüssigen Elektrolyten. Festkörperbatterien kommen ohne brennbare Bestandteile aus und versprechen höhere Energiedichten sowie kürzere Ladezeiten. Sie erfahren daher international großes Interesse, das von zahlreichen Ankündigungen industrieller Akteure verstärkt wird. Allerdings sind eine Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen auf dem Weg zum kommerziellen Erfolg und zur Massenproduktion von Festkörperbatterien noch ungelöst.

In den Projekten der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Andreas Heuer am Institut für Physikalische Chemie, die auch Aktivitäten im Helmholtz-Institut Münster einbeziehen, werden mittels Computersimulationen Prozesse in Festkörperbatterien untersucht und auf dieser Basis Vorschläge zur Optimierung entwickelt. Im Zentrum der Studien stehen Grenzflächen zwischen verschiedenen Batteriekomponenten sowie neuartige Elektrolytsysteme, die auf gezielt synthetisierten polymeren Materialien basieren.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Wolfgang Zeier am Institut für Anorganische und Analytische Chemie ist an zwei Projekten des Clusters beteiligt. Zum einen arbeiten die Forscher daran, neue Festelektrolyte mit verbesserten Eigenschaften wie beispielsweise eine Erhöhung der Langzeitstabilität der Festkörperbatterien zu entwickeln. Zum anderen wollen sie neue hybride Festelektrolyte entwickeln, um mechanische Spannungen in Festkörperbatterien zu verringern.

Links:

• Prof. Dr. Andreas Heuer an der WWU
  https://www.uni-muenster.de/Chemie.pc/forschung/heuer/prof.dr.heuer.html
• Prof. Dr. Wolfgang Zeier an der WWU
  https://www.uni-muenster.de/Chemie.ac/forschung/ak_zeier/zeier/index.html
• Pressemitteilung der Universität Gießen
  https://www.uni-giessen.de/ueber-uns/pressestelle/pm/pm161-21

Quelle: Pressemitteilung / Pressestelle der Universität Münster (upm)

Ein Interview mit Stephen Edwards und Bill Mensch dem Mit-Erfinder der 6502-Familie (01:24:53h, engl.) auf dem Vintage Computer Festival West am 8. August 2021, The Computer History Museum, Mountain View, CA

Ein Vortrag von Michael Steil (00:51:32h, engl.) über das Commodore 1541 Diskettenlaufwerk auf dem Vintage Computer Festival West am 8. August 2021, The Computer History Museum, Mountain View, CA

Forscherteam weist „Spin“ einer Nanoschallwelle erstmals in Echtzeit nach / Brückenschlag zwischen Akustik und Optik

Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam aus Augsburg, Münster, Edmonton, West Lafayette und München ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. In einer in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlichten Studie verwenden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Nanodraht, in dessen Inneren Elektronen durch den „Spin“ der Schallwelle auf Kreisbahnen gezwungen werden. Dieses nun nachgewiesene Phänomen kann beispielsweise in akustischen Quantentechnologien oder in sogenannten phononischen Bauelementen, mit denen sich die Ausbreitung akustischer Wellen kontrollieren lässt, gezielt verwendet werden.

Schallwellen sind wahre Tausendsassa in der modernen Nanophysik, da sie nahezu jedes andere System beeinflussen können. Beispielsweise sorgen winzige mikroakustische Chips in Computern, Smartphones oder Tablets dafür, dass die empfangenen „Wireless“-Funksignale elektronisch weiterverarbeitet werden. Trotz vielseitiger Einsatzgebiete verstehen selbst Experten die grundlegenden Eigenschaften der Nanoschallwellen immer noch nicht vollständig.

„Seit Lord Rayleighs bahnbrechender Arbeit war klar, dass es Schallwellen gibt, die sich an der Oberfläche von Festkörpern ausbreiten und die eine ganz charakteristische elliptische, rollende Bewegung aufweisen,“ erläutert Physik-Professor Dr. Hubert Krenner, der die Studie an der Universität Augsburg leitete und jüngst an die Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster wechselte. „Die direkte Beobachtung dieses transversalen Spins, wie wir Physiker diese Bewegung nennen, ist uns nun bei Nanoschallwellen endlich gelungen.“

In ihrer Studie verwendeten die Forscher einen hauchdünnen Nanodraht, der auf einen piezoelektrischen Kristall – Lithiumniobat – aufgebracht wurde. Dieser Kristall verformt sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung. So kann mit kleinen Metallelektroden, sogenannten Schallwandlern, eine Schallwelle auf dem Kristall erzeugt werden. Umgekehrt erzeugt die Schallwelle ein elliptisch rotierendes (gyrierendes) elektrisches Feld. Dieses zwingt wiederum die Elektronen im Nanodraht auf Kreisbahnen. Prof. Zubin Jacob, der an der Purdue University forscht, ist begeistert: „Wir kannten dieses Phänomen bis jetzt für Licht. Nun ist es uns gelungen zu zeigen, dass dies ein fundamentaler Effekt ist, der auch bei anderen Arten von Wellen wie Schall in einem technologisch so relevanten Material wie Lithiumniobat auftritt.“

Die vorgestellten Forschungsergebnisse sind ein Meilenstein, da der erstmals beobachtete transversale Spin gezielt zur Kontrolle von Nanosystemen oder für die Informationsübertragung verwendet werden kann. Maximilian Sonner, Doktorand am Augsburger Physikinstitut, erläutert: „Wir beobachten die Bewegung von Elektronen in den an der TU München hergestellten Nanodrähten durch das von den Elektronen abgestrahlte Licht.“ Seine Kollegin Dr. Lisa Janker ergänzt: „Wir verwenden hier ein extrem schnelles Stroboskop, mit dem wir in der Lage sind, diese Bewegung auch bei hohen Frequenzen bis in den Gigahertz-Bereich quasi in Echtzeit zu beobachten.“

Dr. Farhad Khosravi, der seine Doktorarbeit vor Kurzem in der Arbeitsgruppe von Zubin Jacob abgeschlossen hat, sagt: „Ich konnte meine Berechnungen für Licht direkt auf die Rayleigh-Schallwelle übertragen. Es war zwar seit Langem bekannt, dass Licht und Schallwellen ähnliche Eigenschaften besitzen. Nichtsdestotrotz ist die Übereinstimmung phänomenal.“

Die Forscher sind überzeugt, dass deshalb ein ganz fundamentales physikalisches Prinzip zugrunde liegt. „Unsere Arbeit ist nur ein erster, aber entscheidender Schritt,“ unterstreicht Hubert Krenner. Das Team forscht mit Hochdruck daran, den transversalen Spin von Schallwellen mit dem anderer Wellen zu koppeln. „Nun gilt es“, sagt Zubin Jacob, „diesen transversalen akustischen Spin gezielt auszunutzen, um mit ihm beispielsweise optische Quantensysteme oder den Spin von Licht zu manipulieren.“

Das Projekt erhielt in Deutschland finanzielle Unterstützung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über die Projekte KR3790/6-1 und KO4005/6-1 und in den USA über das „DARPA Nascent Light-Matter Interactions“-Programm.

Originalveröffentlichung:

M. M. Sonner, F. Koshrawi, L. Janker, D. Rudolph, G. Koblmüller, Z. Jacob, H. J. Krenner (2021): Ultrafast electron cycloids driven by the transverse spin of a surface acoustic wave. Science Advances 7; DOI: 10.1126/sciadv.abf7414

Links:

• Originalveröffentlichung in „Science Advances“
  https://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabf7414.full

Quelle: Pressemitteilung / Pressestelle der Universität Münster (upm)

Als einer der einflussreichsten Mikroprozessoren, die jemals entwickelt wurden, wird dem MOS 6502 zugeschrieben, dass er die schnellste Demokratisierung der Technologie in der Geschichte der Menschheit eingeleitet hat: die Personal-Computing-Revolution.

Als er 1975 von MOS Technology aus Valley Forge, Pennsylvania, eingeführt wurde, wurde der 8-Bit-Mikroprozessor für einen Bruchteil der Kosten anderer Mikroprozessoren verkauft, was zu einem raschen Rückgang in der gesamten Branche führte. Der 6502-Mikroprozessor, der in so bahnbrechenden Produkten wie dem Apple I und II, dem Commodore PET und dem BBC Micro sowie in Atari- und Nintendo-Spielekonsolen enthalten ist, war das Gehirn in Spielzeug, Büromaschinen und medizinischen Geräten, zu zahlreich, um sie zu erwähnen. Als eine der am weitesten verbreiteten Mikroprozessorarchitekturen aller Zeiten wird die CMOS-ähnliche Form des 65XX, die vom Western Design Center entwickelt wurde, noch heute produziert, mit geschätzten 6 Milliarden bisher produzierten Einheiten.

Während die Geschichte von Chuck Peddle, dem Visionär, der den 6502 konzipierte, und die des Designteammitglieds und Gründers des Western Design Center, Bill Mensch, weithin anerkannt und aufgezeichnet sind, sind die Geschichten der anderen Ingenieure und Mitarbeiter von MOS Technology ebenfalls bekannt arbeitete an der 6502 und ihre Beiträge sind es nicht. Team6502.org will das ändern.

Durch persönliche Berichte oder die von Familienmitgliedern, die mit den ursprünglichen Mitgliedern des 6502-Designteams verwandt sind, darunter Terry Holdt, Wil Mathys, Rod Orgill, Ray Hirt, Harry Bawcom, Sydney Ann Holt, Walt Eisenhower und John Paivinen, sowie historische Dokumente, einschließlich MOS Technology Broschüren, 6502-Schaltpläne, bürointerne Memos, Notizen von Brainstorming-Sitzungen, Patentvergaben und 6502-Testverfahren und -ergebnissen, team6506.org erzählt die Geschichten der anderen Ingenieure und Mitarbeiter von MOS Technology hinter dem Chip, der die transformative Kraft des Mikroprozessors ausmacht in jedermanns Hände.

Vom Moment seiner legendären Einführung auf der Western Electronics Show and Convention (Westcon) vor mehr als 40 Jahren, als Computerenthusiasten aus dem gesamten Silicon Valley, darunter ein junger Steve Wozniak, nach San Francisco strömten, um den 6502 zu kaufen, bis hin zu den Legionen von Computerprogrammierer und Historiker, die bis heute mit dem ikonischen Chip debattieren, diskutieren, programmieren und experimentieren, hat die Anziehungskraft des 6502 Zeit und Generationen überspannt. Möge team6502.org diesen Enthusiasmus entfachen, indem es neue Informationen über die Menschen und Prozesse hinter seiner Herstellung bereitstellt und damit neue Denkanstöße und Diskussionen für diejenigen, die dem kleinen Chip einen besonderen Platz in ihrem Herzen eingeräumt haben die Welt verändert.