25.09.2014 – Forschung

Wärmegesteuerter Mini-Speicher
mit zweifachem Gleichgewicht

  • Der von den Physikern entworfene Wärmespeicher im Mini-Format gelangt dank seines besonderen Materials bei gleich zwei Temperaturkonstellationen in ein Gleichgewicht - dargestellt in den beiden Punkten. Bildbearbeitung: Per Ruppel

  • Dr. Svend-Age Biehs, Physiker an der Universität Oldenburg, will mit seinen Berechnungen Abwärme in Nanobauteilen regulier- oder sogar nutzbar machen. Foto: Markus Hibbeler

Wärmeströme auch auf kleinster Ebene zu kontrollieren und so etwa das Überhitzen von Computerchips zu verhindern – diesem Ziel sind der Oldenburger Physiker Dr. Svend-Age Biehs und zwei Pariser Kollegen ein Stück näher gekommen. Clou ihrer Überlegungen ist ein Material mit ganz besonderen Eigenschaften.

In einer Serie für Arbeiten veröffentlichten die Physiker zunächst die Konzepte für eine Diode, einen Transistor und nun schließlich für einen Speicher. Im Gegensatz zu den entsprechenden Bauteilen in einem herkömmlichen Computer sollen diese neu entwickelten Bauteile nicht mit elektrischem Strom, sondern mit Wärmestrahlung arbeiten. „Damit hätten wir nun alle grundlegenden Bauteile, die nötig sind, um Wärmestrahlung prinzipiell zur Verarbeitung von Daten zu nutzen“, sagt Biehs.

Allerdings haben er und seine Kollegen Philippe Ben-Abdallah und Viacheslav Kubytskyi nicht vor, konventionelle Computer durch wärmegesteuerte Computer zu ersetzen: Diese Elemente sollen vielmehr helfen, Abwärme in Nanobauteilen gezielt abzuführen oder sogar nutzbar zu machen. Auch ließe sich mit ihrer Hilfe die Temperatur in wissenschaftlichen Versuchsaufbauten berührungsfrei regulieren.

Zentral für die Konzeption auch des Speichers ist ein Material mit ganz besonderen Eigenschaften: Vanadiumdioxid (VO2), ein so genanntes Phasenwechselmaterial, das bei Wärmezufuhr vom Isolator zum Metall wird. Das Forschertrio von den Universitäten Oldenburg und Paris-Sud sieht einen Aufbau mit zwei parallelen Miniatur-Platten vor, in einem mit bloßem Auge kaum sichtbaren Abstand. Die eine Platte besteht aus Glas, die andere aus Vanadiumdioxid. Bei einem Temperaturunterschied an den beiden Außenseiten des Speicherelements fließen zwischen den Platten so lange Wärmeströme, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.

Der Clou: Aufgrund der besonderen Eigenschaften von VO2 gibt es hier nicht nur eine, sondern gleich zwei Möglichkeiten eines Gleichgewichts – von Wissenschaftlern als stabile Zustände bezeichnet –, die wie bei einem elektrischen Computerspeicher die „0“ und „1“ eines Bits darstellen. Das Speicherkonzept ist kürzlich in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ erschienen.

Die Kooperation zwischen Biehs und seinen Pariser Kollegen fördert seit anderthalb Jahren der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD).


 

Mehr zum Thema

Aufsatzpublikation in "Physical Review Letters"

Kontakt

Dr. Svend-Age Biehs
Institut für Physik -
Forschungsgebiet "Theorie der kondensierten Materie"
Tel: 0441/798-3069
s.age.biehs@uni-oldenburg.de