Neue Wege für die Kühltechnologie – Die aktuelle Forschung der Universität Bielefeld
Die innovative Forschung des Physikers Professor Dr. Jürgen Schnack hat das Potenzial, die Kühltechnologie zu revolutionieren. An der Universität Bielefeld leitet er das europaweite Promotionsnetzwerk MolCal, das neue Materialien für supertiefe Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erforscht. Dieser Ansatz könnte dazu beitragen, das knappe Gas Helium zu ersetzen und die Effizienz von Kühlgeräten zu verbessern.
Ein vielversprechender Kühl-Kandidat
Im Rahmen der Forschung wurde bereits ein vielversprechendes Material entdeckt: Gd12Na6. Dieses Material, bestehend hauptsächlich aus Gadolinium und Natrium, hat gezeigt, dass es im Temperaturbereich zwischen 0,4 und 2 Kelvin effektiv kühlt. Diese Eigenschaft macht es beispielsweise für den Einsatz im Weltraumprojekt LiteBIRD attraktiv, bei dem die kosmische Hintergrundstrahlung mit Satelliten erforscht wird.
Gd12Na6 kann zwar Helium nicht vollständig ersetzen, aber es eröffnet neue Möglichkeiten für die Kühltechnologie. Professor Schnack betont, dass die extrem niedrigen Temperaturen bis in den Millikelvinbereich nur von Helium erreicht werden können. Daher ist die Kombination verschiedener Materialien notwendig, um den Kühlungsbedarf zu decken.
Effizienz und Anwendungsbereiche
Neben der Effektivität der Kühlmaterialien spielt die Anzahl der Kühlzyklen eine entscheidende Rolle. Die isotherme Entropieänderung, ein direkter Faktor für die Wärmemenge, die pro Zyklus abgegeben wird, muss optimiert werden, um die Effizienz der Kühltechnologie zu steigern. Gadolinium zeigt hier vielversprechende Eigenschaften und könnte entscheidend für zukünftige Entwicklungen sein.
Die Bedeutung interdisziplinärer Forschung
Die Zusammenarbeit im Rahmen des MolCal-Netzwerks ermöglicht interdisziplinäre Forschung, in der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus verschiedenen Bereichen gemeinsam an innovativen Lösungen arbeiten. Durch die gezielte Modellierung von magnetischen Wechselwirkungen werden neue Erkenntnisse gewonnen, die die Entwicklung fortschrittlicher Kühltechnologien vorantreiben.
Fazit
Die Forschung an der Universität Bielefeld zeigt, dass neue Materialien und innovative Ansätze entscheidend sind, um die Herausforderungen der Kühltechnologie zu meistern. Durch die Entwicklung von Gd12Na6 und die Untersuchung magnetokalorischer Effekte eröffnen sich spannende Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Raumfahrt und Quantentechnologien.