Solarzellen-Tuning mit Spinat

Der Seemann Popeye erlangt durch den Genuß von Spinat ungenheure Kräfte. Was bei Popeye hilft, kann auch bei Solarzellen nützlich sein. In einer Publikation in Advanced Materials teilen Gabriel LeBlanc et al. mit, wie sie durch Kombination von p-dotierten Solarzellen mit dem Photosystem I zu leistungsfähigeren Solarzellen gelangen wollen. Das Photosystem I sorgt in grünen Pflanzen für die effektive Aufnahme von Lichtenergie (Quantenausbeute von nahezu 100%!). Das benötigte Photosystem I wurde aus handelsüblichem Babyspinat gewonnen. Durch die Kombination des anorganischen Materials Silicium mit dem Biomaterial schaffen die Autoren eine Biohybrid-Solarzelle (Link: G. LeBlanc, G. Chen, E. A. Gizzie, G. K. Jennings, D. E. Cliffel - "Enhanced Photocurrents of Photosystem I Films on p-Doped Silicon", Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201202794).

 Popeye-Zeichnung von Segar

In diesem Zusammenhang sind auch folgende Übersichtsartikel zu Bionanokompositen und zur Integration von photoschaltbaren Proteinen, photosynthetischen Reaktionszentren und Halbleiter-Biomolekül-Hybridmaterialien von Interesse. Diese beiden Artikel umreissen möglicherweise einen neuen Trend in der Materialforschung der nächsten Jahre.

• F. Wang, X. Liu, I. Willner: Integration of Photoswitchable Proteins, Photosynthetic Reaction Centers and Semiconductor/Biomolecule Hybrids with Electrode Supports for Optobioelectronic Applications, Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201201772
• M. Darder, P. Aranda, E. Ruiz-Hitzky: Bionanocomposites: A New Concept of Ecological, Bioinspired, and Functional Hybrid Materials, Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.200602328

Es gibt allerdings einige Bedenken und Einwände gegen diese Art von Hybridmaterialien: Wie langzeitstabil ist das Biomaterial im Dauereinsatz? Was passiert wenn die Sonne so richtig auf die Solarzelle brennt und diese sich immer weiter erwärmt? Hier gibt es also sicher noch viel zu tun, bis tatsächlich kommerziell verwertbare Solarzellen entstehen.

How to build a potato cannon, a tennis ball mortar and other explosive devices

Hinterhof-Ballistik - Wie baut man eine Kartoffelkanone, einen Tennisballmörser und andere explosive Apparate

Ob Vorschriften zum Bombenbau im Internet strafbar sind, konnte ich immer noch nicht abschließend klären. Die Gesetzeslage scheint hier verzwickt, vor allem im Hinblick auf mögliche terroristische Straftaten gab es 2010 eine Verschärfung des Strafrechtes. Nachfolgend ein paar Links zu den Gesetzesänderungen und einem Gerichtsurteil von 2011:

• Bomben bauen im Internet auf jetzt.de, Süddeutsche Zeitung, 28.04.2010
  
• Allein die Terrorabsicht zählt auf Zeit online, 28.05.2009
• Einigung über Strafbarkeit von Terrorcamps und Online-Anleitungen zum Bombenbau auf heise.de, 20.12.2008
• Bombenbauanleitung im Internet "Merkel-Störer" zu einem Jahr Haft auf Bewährung verurteilt bei Der Tagesspiegel, 07.07.2011
• Von Chemikalien, Aquarianern, Sprengstoffen und Drogen von Bettina Winsemann, Telepolis, 02.08.2008

Aber auf jeden Fall gibt es die tollsten Bücher zu dem Thema zu kaufen. Hier ein Beispiel: Backyard Ballistics: Build Potato Cannons, Paper Match Rockets, Cincinnati Fire Kites, Tennis Ball Mortars and More Dynamite Devices von William Gurstelle. Das Werk hat soeben eine erweiterte Neuauflage erfahren. Hier einige Auszüge aus der Inhaltsbeschreibung des Verlags: "Dieser Bestseller aus dem do-it-yourself-Bereich enthält nunmehr neue Projekte, mit denen normale Typen 16 einrucksvolle ballistische Apparate in ihrer Garage oder ihrer Kellerwerkstatt bauen können. Für die Schritt-für-Schritt-Anleitungen benötigt man lediglich preiswerte Haushaltsgegenstände oder Dinge aus dem Baumarkt. ... Die klassische Kartoffelkanone hat jetzt einen bösen Zwillingsbruder - die piezoelektrische Knollenkanone. Der beliebte Tennisballmörser ist ebenso enthalten wie die elektromagnetische Rohrkanone. ... Mit dem Schwerpunkt auf Sicherheit gibt das Buch auch Hinweise auf Problemlösungen und erklärt die Physik hinter den Projekten. ..."

Die Inhaltsbeschreibung klingt jedenfalls faszinierend.




Ich rate hiermit jedermann dringend davon ab, irgend etwas aus diesem Buch nachzubauen! Was in den USA als kleiner Scherz zum 4. Juli durchgehen mag, verstößt in Deutschland gegen das Sprengstoffgesetz und andere Gesetze. Auch eine Kartoffelkanone verstößt gegen das Waffengesetz in Deutschland, siehe diesen Artikel bei Spiegel Online.
Also hier noch einmal der Hinweis: Nichts aus dem Buch nachbauen oder ausprobieren! 

Nachtrag Dezember 2013:
Weitere Bücher zu diesem Thema sind: "Mini Weapons of Mass Destruction". Hiervon gibt es drei Teile (siehe Abbildungen). Diese Bücher haben zwar einen martialischen Titel, beinhalten aber doch eher harmlose Waffen für den "Krieg" in Büro oder Klassenzimmer.

ultra-pure silicon from biogenic sources for crystalline solar cells

Hochreines Silicium aus nachwachsenden Rohstoffen

In einer Pressemitteilung teilt die Firma Mayaterials mit, dass sie die Produktion von ultrareinem Silicium aus biogenen Quellen aufgenommen hat. Das Silicium soll eine Reinheit von 99.9999% besitzen und einen extrem geringem Gehalt an Schwermetallen aufweisen. Das neuartige Herstellungsverfahren soll weniger Chemikalien und Energie benötigen als der traditionelle Siemensprozess. Bei dem neuartigen Verfahren werden landwirtschaftliche Abfälle in hohreines Silicium für photovolatische und elektronische Anwendungen umgewandelt. Die Produktionskosten sollen deutlich niedriger sein als bei der konventionellen Siliciumproduktion. [Den Text der Pressemitteilung findet man hier.]

[Etwas ausführlichere Informationen gibt es bei chubbybrain.com:]

"Das energieeffiziente und umweltfreundliche Verfahren zur Herstellung von Solarsilicium geht von Reisschalen und anderen  Getreidebestandteilen aus. Diese enthalten einen verhältnismäßig großen Anteil an Siliciumdioxid, den die Pflanzen aus dem Boden aufgenommen haben. Das Silicumdioxid kann in hochreiner Form aus der Asche der Reisschalen gewonnen und zur Produktion von Spezialchemikalien verwendet werden. Auf diese Weise kann auch Solarsilicium aus diesen Rohstoffen gewonnen werden.

Der große Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass das hochreine Silicium direkt aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten gewonnen werden kann. Dabei werden energieintensive Verfahren wie beim Siemensprozess vermieden. Das neue Verfahren verwendet ein häufig vorkommendes Abfallprodukt der landwirtschaftlichen Produktion, um aus einem nachwachsenden Rohstoff in einem energieefizienten Verfahren ein wertvolles Produkt zu niedrigen Kosten unter minimaler Beeinflussung der Umwelt herzustellen." [Das ist der Werbetext von chubbybrain, deshalb kommen hier gleich alle Schlagworte auf einmal... Weiter geht es wie folgt:] "Die gegenwärtige Produktion von kristallinen Solarzellen ist durch das Angebot an polykristallinem Silicium begrenzt. Der innovative Prozess von Mayaterials wird es den Photvoltaikherstellern ermöglichen, die Produktion bei voller Kapazität laufen zu lassen. Es wird keine Engpässe beim Angebot an Rohmaterial mehr geben und Solarenergie wird zu niedrigeren Kosten pro kWh als gegenwärtig zu erhalten sein. Außerdem ist der vorgschlagene Prozess umweltfreundlicher, da er deutlich weniger Energie verbraucht und weniger giftige Chemikalien benötigt als die existierenden Verfahren."

Das Forschungsprojekt wird auf einer Webseite des U.S. Department of Energy, Abteilung Energy Efficiency & Renewable Energy in einer Präsentation vorgestellt:

Beim Klicken auf das Bild wird die Präsentation in einem neuen Fenster geöffnet.

Die Rechte an dem Verfahren sind mit dem Patent "LOW COST ROUTES TO HIGH PURITY SILICON AND DERIVATIVES THEREOF" gesichert. Dieses ist z.B. auf folgenden Webseiten abrufbar:

• WIPO (WO2010017364)
• Sumobrain (WO/2010/017364 )
• European Patent Register (EP2321221)
• Free Patents Online (EP2321221)

An dieser Stelle in Kurzform eine Variante des neuartigen Verfahrens aus dem Patent:

• Reisschalen mit einer Dichte von 0.2 g/cm³ werden in 10%iger Salzsäure eine halbe bis eine Stunde gekocht
• Anschließend waschen mit Reinstwasser
• Erhitzen auf 900 °C in Argon mit 1% Chlorwasserstoff. Dabei entsteht ein C:SiO₂-Verhältnis von ca. 4:1
• Oxidation bei 950 °C in 5% CO₂. Das C:SiO₂ Verhältnis beträgt danach ca. 2:1
• Mischen bzw. Vermahlen mit Zucker
• Kompaktieren, Pelletieren
• Erhitzen in Argon, dabei entsteht das hochreine Silicium

world's largest diamond deposit in the popigai crater in russia

Das größte Diamantenvorkommen der Welt

soll sich im Norden Russlands befinden, genauer gesagt zwischen den Regionen Krasnojarsk und Jakutien. Dort befindet sich der etwa 100 Kilometer große Popigai-Krater. Dieser entstand vor ca. 35 Millionen Jahren durch einen Asteroideneinschlag. Das Gebiet wurde 1970 bereits durch sowjetische Wissenschaftler untersucht. Die Geologen entdeckten damals winzige Diamanten, die durch den Einschlag des Asteroiden im vorhandenen Gestein gebildet wurden. Diese sind hauptsächlich als technische Diamanten geeignet, nicht als Schmuckdiamanten. Das Vorkommen wurde damals jedoch nicht erschlossen. Die Sowjetunion war damals darauf aus, technische Diamanten künstlich herzustellen. Technische Diamanten sind verhältnismäßig preiswert.

Angeblich weisen die Diamanten aus dem Popigai-Krater eine deutlich höhere Schleifwirkung auf als synthetische und andere natürliche Diamanten. Sie sollen härter und dichter als gewöhnlicher Diamant. Damit würden diese Diamanten für die Werkzeugindustrie hoch interessant sein. Es ist beabsichtigt, das Vorkommen in nächster Zeit genauer zu untersuchen und eventuell zu erschließen.

Diese Meldungen flatterten über die Nachrichtenagentur RIA Novosti herein und wurden auf mehreren Webseiten veröffentlicht: "Krater-Vorkommen - Auf Diamantenjagd in Sibirien" , RIA Novosti (am 17. September 2012), Russland HEUTE (am 18. September 2012), bei Trends der Zukunft unter der Überschrift "Russian Diamonds - Russland findet größtes Diamanten-Vorkommen der Welt" (am 19. September 2012) und  Diamonds Beneath the Popigai Crater - Northern Russia auf geology.com.

Popigai-Krater in Sibirien (Quelle: Wikipedia)

 

Gunnar Ries setzt sich in seinem Blog kritisch mit diesen euphorischen Berichten auseinander: "Impaktdiamanten am Popigai Krater" (24. September 2012).

Als Erklärung für die angeblich so besondere Härte der Popigai-Diamanten vermutet er, dass diese Diamanten neben der normalen Diamantstruktur das Mineral Lonsdaelit enthalten könnten. Dabei handelt es sich um ein sehr seltenes Mineral, bei dem der Kohlenstoff im hexagonalen Kristallsystem auftritt. Reiner Lonsdaelit soll deutlich härter sein als Diamant. Dazu gibt es verschiedene Veröffentlichungen und Berichte:

• "Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite" (Phys. Rev. Lett. 102, 2009, 055503)
• "Diamond no longer nature's hardest material" - NewScientist, 16.02.2009

Zum Abschluß an dieser Stelle noch zwei Links zur geologischen Struktur und Erkundung des Popigai-Kraters. Verpassen Sie nicht die fantastischen Fotos!

• "Popigai, Siberia—well preserved giant impact structure, national treasury, and world’s geological heritage" - Episodes, Vol. 23, 3-11.
• "Popigai Impact Structure" von Keenan Lee -  fact sheet posted on the Colorado Bureau of Mines, Department of Geology and Geological Engineering website (2004)

LGBT rights at universities

Ein neuartiges Ranking von Universitäten

An verschiedene Ranking-Systeme für Universitäten und universitäre Studiengänge haben wir uns in Deutschland ja schon gewöhnt. Am bekanntesten ist wohl das CHE-Ranking welches regelmäßig in "Der Zeit" veröffentlicht wird.

Gänzlich neue Aspekte des Rankings liefert die Webseite "Gay by Degree". Hier wird die Qualität der Universitäten (in Großbritannien) für Lesbische, Schwule, Bisexuelle und alle "Dazwischen" evaluiert. Die Universitäten werden mit einer zehn-Punkte-Checkliste überprüft und bewertet.

Als erster (bescheidener) Schritt in diese Richtung kann das Hochschulranking nach Gleichstellungsaspekten gesehen werden. Soweit ich sehe, bezieht man sich hierbei aber nur auf die Gleichstellung von Frauen und ignoriert LGBT gänzlich. Da haben wir ja noch einigen Nachholebedarf im Ranking-Geschehen ...

Quellen:

• "Evaluating Schools on Gay Rights" in International Herald Tribune vom 02.09.12 
• "More Students Seek Avenues to Gay-Friendly Colleges" auf "The choice", Blog bei der New York Times vom 20.01.11
• Eine ausührliche Diskussion der verschiedenen Systeme des Hochschschulranking findet man bei Wikipedia, eine gute Übersicht auf einer Seite der TU Berlin.