Die Zahl der auf der Welt genutzten Computer steigt stetig, und mit ihnen auch der Energieverbrauch. Neben der Verbesserung der Computerleistung ist auch die Senkung des Energieverbrauchs ein Thema, das die Forschung beschäftigt. Wissenschaftler der Cornell University und der University of Michigan gelang es, ein Material zu entwickeln, mit denen die Leistung von Computern verbessert und ihr Energieverbrauch drastisch gesenkt werde könnte.


Image credit: Emily Ryan and Megan Holtz/Cornell
Image credit: Emily Ryan and Megan Holtz/Cornell

Extraschicht Eisenoxid verleiht dem Material erstaunliche Fähigkeiten

Die Wissenschaftler entwickelten ein magnetoelektrisches, multiferroisches Material, das bei Raumtemperatur hervorragende elektrische und magnetische Eigenschaften aufweist. Dabei verwendeten die Forscher Lutetium Eisenoxid, da dieses abwechselnd aus Schichten von Lutetiumoxid und Eisenoxid besteht. Alle 10 Schichten fügten die Forsche eine ultradünne Extraschicht Eisenoxid ein und erschufen so eine Art „Atom-Sandwich“, um sich spezielle Eigenschaften des Lutetiumoxids zunutze zu machen, die es erlauben, das magnetische Feld einfach mit Hilfe eines elektrischen Feldes umzupolen.

Da das so geschaffene Material schon bei Raumtemperatur gute elektrische und magnetische Eigenschaften aufweist, wird wesentlich weniger Energie als bei typischen Halbleitern benötigt. Würde man dieses Material in elektronischen Geräten wie etwa Computern verwenden, so würden diese keinen kontinuierlichen Strom elektrischer Energie mehr benötigen, sondern lediglich noch kurze Schübe in regelmäßigen Abständen. Der Energieverbrauch könnte so um den Faktor 100 gesenkt werden, was eine beachtliche Leistung wäre.


Der Energieverbrauch durch Elektronik muss gesenkt werden

Bis das Material tatsächlich in Computern verwendet werden kann, wird noch viel Zeit vergehen. Dennoch legt die Studie der Wissenschaftler wichtige Grundsteine im Bereich der Entwicklung energiesparender elektronischer Geräte. Dies ist vor allem deshalb wichtig, weil mehrere Studien den Stromverbrauch durch elektronische Geräte als große Bedrohung für eine stabile Energieversorgung sehen. „About 5 percent of our total global energy consumption is spent on electronics, and that’s projected to grow to 40-50 percent by 2030 if we continue at the current pace and if there are no major advances in the field that lead to lower energy consumption, prognostizierte der stellvertretende Direktor des Lawrence Berkeley National Laboratory, Ramamoorthy Ramesh, kürzlich in einem Interview.

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