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Kälterekord bei Mikrochips

Es ist uns wohl nicht immer ganz so bewusst, doch ob in der Wirtschaft, in den eigenen vier Wänden oder im Büro: Unsere Welt ist ohne Mikrochips kaum noch vorstellbar. Wir selbst nutzen sie täglich, doch über den weiteren Entwicklungsstand wissen wir nahezu gar nichts. Uns ist es nur wichtig, dass wir große Mengen an Speicherplatz haben und weitere Chips bekommen können, welche diesen auch noch weiter ausbauen. Selbstverständlich ist die Forschung auch weiterhin damit beschäftigt, dieses möglich zu machen. Somit wird fleißig in vielen Bereichen experimentiert. Deshalb ist es nun Forschern aus der Schweiz, Deutschland und Finnland nach einem Zusammenschluss gelungen, einen Mikrochip unter minus 273 Grad Celsius herunter zu kühlen, um unter anderem leistungsfähigere Computer herstellen zu können. Dies stellt einen absoluten Kälterekord auf. Den Rekord haben die Forscher erreicht, indem sie eine zweifache magnetische Kühlung angewendet haben. Dadurch konnten sie die Effekte der Quantenmechanik erforschen und sich diese durchaus auch zunutze machen.

Ein neuer Forschungsansatz

Der absolute Nullpunkt im Bereich der Temperaturen, welcher null Kelvin genannt wird, liegt bei ca. minus 273 Grad Celsius. Die Forscher führten ein Experiment durch, bei welchem sie einen Mikrochip auf 2,8 Millikelvin kühlten. Dies ist nur 2,8 Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, bei welchem für gewöhnlich jegliche Bewegung der besagten Materie zum Stillstand kommt. Normalerweise gehen bei einer solchen Temperatur nahezu alle Materialien zur sogenannten Supraleitung über. Dies hat zur Folge, dass sie jeglichen Widerstand gegenüber elektrischem Strom verlieren. Die Forscher möchten sich diesen und weitere daraus resultierende Effekte zunutze machen, welche unter solch extremen Temperatur auftreten. So möchten sie leistungsfähigere Computerchips entwickeln. Physiker möchten ebenfalls Quantenexperimente dieser Art durchführen, damit sie neue physikalische Phänomene untersuchen können und neue Erkenntnisse erlangen. Dies könnte selbstverständlich zu einem weiteren großen Durchbruch in der Forschung beitragen. Hierbei sollte man vielleicht mal an die Vorteile denken, welche sich in der Zukunft für Konzernriesen wie Google bieten würden. Durch diesen Entwicklungsschritt würde sich dann mehr Rechenleistung entwickeln, was durchaus auch dazu führen könnte, dass in Zukunft auch komplexere Prozesse behandelt werden könnten.

Fortschritt des magnetischen Kühlungsprozesses

Während wir uns Gedanken über Schuhe für kalte Tage machen, wird anderswo die Kälte benutzt, um Meilensteine in der Forschung zu erzielen. Selbstverständlich wurden in der Vergangenheit schon Mikrochips heruntergekühlt, doch bisher gelang noch niemandem, was diesem Forschungsteam gelang. Sie verwendeten das Prinzip der magnetischen Kühlung, um diese bisher noch nicht erreichten, extrem tiefen Temperaturen zu erlangen. Wenn ein Gegenstand einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wird er erwärmt. Verhält es sich umgekehrt, kühlt er sich ab, sobald sich das Magnetfeld entfernt. Der Chip muss deshalb äußerst gut gegen Wärmeeinfall isoliert sein, und es muss gewährleistet sein, dass die durch das Magnetfeld zugeführte Wärme abgeführt werden kann. Das erreichten die Forscher, indem Sie alle Leitungen zum Chip auf 0,15 Millikelvin herunterkühlten. Gemessen wurde die rekordverdächtige Temperatur mit einem speziellen Coulomb-Blockadethermometer, welches auf dem Chip angebracht wurde. Dies musste ebenfalls speziell gefertigt werden. Die Physiker müssen es schaffen, diese tiefe Temperatur über sechs Stunden aufrechtzuerhalten, damit sie genügend Zeit zum Experimentieren haben.