Forscher aus Deutschland, der Schweiz und Finnland haben einen Mikrochip bis auf eine Temperatur von 2,8 Millikelvin heruntergekühlt. Oder anders ausgedrückt: Die Temperatur lag damit nur noch 2,8 Tausendstel Grad über dem tiefsten möglichen Wert. Dieser liegt bei 0 Grad Kelvin – was umgerechnet minus 273,15 Grad Celsius sind. Die Forscher sind zudem zuversichtlich, durch nur vergleichsweise geringe Änderungen auch eine Temperatur von unter 1,0 Millikelvin erreichen zu können. Langfristig soll diese Forschungsarbeit dazu beitragen, schnellere Computerchips zu entwickeln. Denn am absoluten Nullpunkt gehen Materialien in der Regel zur sogenannten Supraleitung über: Fließender elektrischer Strom besitzt dann keinen Widerstand mehr. Dieser Effekt wiederum wird bei der Entwicklung von Quantencomputern genutzt.


Foto: Dominik Zumbühl et al (Appl. Phys. Lett. 111)

Die doppelte magnetische Kühlung sorgte für den Minusrekord

Möglich wurde die neue Rekordtemperatur im Minusbereich durch eine doppelte magnetische Kühlung. Diese funktioniert durch einen einfachen Trick: Gerät ein Gegenstand in ein magnetisches Feld, erwärmt er sich. Umgekehrt gilt allerdings dasselbe: Wird das magnetische Feld entfernt, kühlt der Gegenstand sich ab. Indem nun die durch das Magnetfeld zunächst erzeugte Wärme abgeführt wird, kann die Temperatur massiv gesenkt werden. Denn der Kühleffekt setzt auch weiterhin ein. Voraussetzung ist allerdings, dass keine Wärme von außen eindringt. Deshalb wurden im Falle des Mikrochips auch alle dorthin führenden Leitungen auf 0,15 Millikelvin herabgekühlt. Weil dies ebenfalls mithilfe einer magnetischen Kühlung geschah, sprechen die Wissenschaftler von „doppelter magnetischer Kühlung“.

Die Effizienz der Kühlung kann noch gesteigert werden

Bisher allerdings liegt die Effizienz des von den Forschern genutzten Kühlsystems lediglich bei 35 Prozent. Erste Ideen, wie diese gesteigert werden kann, gibt es bereits und wurden auch schon veröffentlicht. Bisher konnten sie aber noch nicht in der Praxis erprobt werden. Dennoch ergibt sich aus diesem Steigerungspotential die Hoffnung, zukünftig noch weitere Minusrekorde bei Mikrochips erreichen zu können. Ein Problem haben die Forscher an der Universität Basel bereits aus dem Weg geräumt: Sie entwickelten ein Thermometer, das sich ebenfalls durch die Wegnahme eines elektrischen Feldes abkühlen lässt. Nur so war die Messung des neuen Rekordwerts überhaupt möglich.

Via: Spiegel


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