Ein Miniaturstapel aus Halbleiterschichten könnte in Zukunft Mikrochips besonders effektiv kühlen und chemische Reaktionen im Miniaturmaßstab gezielt anheizen. Grundlage dieser Technologie ist ein thermoelektrischer Effekt. Danach bestimmt die Richtung eines Stromflusses, ob sich ein leitendes Material an der Grenzfläche zu einem anderen erwärmt oder abkühlt.
Wie Forscher um Rama Venkatasubramanian vom Research Triangle Institute in der akuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazin Nature berichten, haben sie thermoelektrische Halbleitersandwiches mit unterschiedlichen Schichtdicken hergestellt. Jede Schicht besteht aus wenigen Atomlagen. Insgesamt ist der ganze Stapel nur wenige tausendstel Millimeter hoch.
Ausgehend von Raumtemperatur schaffen die Halbleitersandwiches bis zu 32 Grad Abkühlung und sind damit um ein Vielfaches potenter als die deutlich größeren gängigen Elemente. Zudem sprechen sie rund 23.000 mal schneller auf thermische oder elektrische Veränderungen an. Deshalb können sie auch zur gezielten Wärmesteuerung chemischer Reaktionen im Miniaturmaßstab eingesetzt werden.
Zurzeit sorgen konventionelle thermoelektrische Elemente etwa für tiefe Temperaturen in tragbaren Kühlschränken oder schützen Computerchips vor dem Überhitzen.
Andrea Hoferichter
