Revolutionärer Wärmeübertragungsmechanismus entdeckt: Quantenansatz zur Elektronikkühlung

Wissenschaftler des Instituts für Materialwissenschaften in Madrid (ICMM-CSIC) und der University of Colorado haben einen neuartigen Wärmeübertragungsmechanismus entdeckt, der das Potenzial hat, die Elektronikkühlung zu revolutionieren. Dieser Durchbruch, veröffentlicht in *Nature Materials*, stellt traditionelle Prinzipien der Thermotechnik in Frage und bietet einen Weg zur Verhinderung von Überhitzung in elektronischen Geräten, wodurch die Energieeffizienz verbessert wird. Die Forschung konzentriert sich auf die Nutzung der wellenartigen Eigenschaften von Wärmeträgern (Phononen) im Nanometerbereich. Anders als beim klassischen Verständnis des Wärmeflusses als Bewegung von Teilchen von heiß nach kalt, manipuliert dieser neue Ansatz die Wellennatur der Wärme, um den Wärmefluss zu unterdrücken. Durch geringfügige strukturelle Veränderungen an einem Molekül erreichte das Team eine Reduzierung der Wärmeübertragung um über 40 Prozent. Diese Entdeckung hat erhebliche Auswirkungen auf die Kühlung elektronischer Schaltungen, insbesondere in kompakten Geräten und Superrechenzentren. Wie Guilherme Vilhena von ICMM-CSIC betont, können die Kühlkosten in KI-betriebenen Zentren die Energie, die zur Versorgung der Prozessoren selbst benötigt wird, erreichen oder sogar übersteigen. Dieser neue Mechanismus könnte zur Entwicklung innovativer Geräte führen, die den Wärmefluss richtungsabhängig steuern, die Energierückgewinnung aus Abwärme ermöglichen und intelligente, energieadaptive Materialien schaffen. Die Ergebnisse des Teams eröffnen neue Wege zur Untersuchung von Materialeigenschaften auf der Grundlage der Wellennatur von Phononen und bringen uns der Entwicklung fortschrittlicher Wärmemanagementlösungen für verschiedene Anwendungen näher.