Geschaltete Hitze: Transistor für Wärmefluss entwickelt

Metalle wie Kupfer und Silber leiten Wärme sehr gut. Der Wärmefluss lässt sich bei diesen Metallen bisher nicht aufhalten. Doch mit einem neuen Schalter soll genau dies gelingen.

Helsinki (Finnland)/Pisa (Italien) - Finnische und italienische Forscher entwickelten einen Transistor, der nicht Elektronen, sondern Wärme auf Knopfdruck blockiert oder hindurchlässt. Dieser Prototyp, der in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" vorgestellt wird, könnte zu Kühlzwecken von Prozessoren verwendet werden, die mit steigenden Taktraten immer mehr Wärme produzieren.

"In unserem Aufbau kann der Wärmefluss über eine geschaltete Spannung kontrolliert werden", schreiben Olli-Pentti Saira und seine Kollegen von der Technischen Universität Helsinki. Zusammen mit italienischen Forschern bauten sie ihren mikroskopisch kleinen Wärmetransistor aus einem Metall und einem Supraleiter auf. Über einen Tunneleffekt kann, elektronisch gesteuert, nur das "heißeste", sprich energiereichste Elektron vom Metall zum Supraleiter wandern. Wird eine Sperrspannung geschaltet, wechselt das Elektron seinen Platz nicht und die Wärme kann nicht übertragen werden.

Für den Betrieb eines Kühlschranks ist dieses Bauteil bei weitem zu klein. Doch für die Kontrolle der Abwärme kleiner Prozessoren könnte das Prinzip genutzt werden. Bis dahin wollen die Forscher noch mehr über die Physik des Wärmetransports auf atomarer Ebene lernen und eventuell sogar ein hoch sensibles Thermometer auf der Basis ihres Wärmetransistors aufbauen.