Cool Chips - Nanotechnologie soll Chips und Häuser kühlen

Kühlung mittels Elektronen-Tunneling bald Realität?

Das in Gibraltar beheimatete Unternehmen Cool Chips will mit einer neuartigen, auf quanten-mechanischen Effekten basierenden Kühltechnik alles vom Chip bis zum Kühlschrank bei sehr hoher Effizienz kühlen können. Die seit 1996 entwickelte Cool-Chips-Kühltechnik besteht aus Wafer-dünnen Chips, in denen Elektronen dazu genutzt werden, Hitze mechanikfrei von einer Seite einer Vakuum-Diode zur anderen zu tragen.

Artikel veröffentlicht am 14. Mai 2002, 13:50 Uhr, Christian Klaß

Prototyp neben Viertel-Dollar-Münze Die aktuellen Cool-Chips-Prototypen sind kleine Chip-ähnliche Geräte, die Computer-Chips ähnlich sehen. Wenn eine elektrische Ladung angelegt wird, wird eine Seite kalt und die andere heiß, während die Elektronen eine 1-bis-10-Nanometer-Lücke durchqueren und die Hitze mit sich nehmen.

"Wir haben die Fähigkeit demonstriert, verschiedene Prototypen herzustellen, die eine Tunneling-Strömung über 10 Ampere zeigen, auf einer Wafer-Fläche von etwa 9 Quadratzentimeter", so Cool-Chips-Präsident Isaiah Cox. "Das ist die bisher größte Tunneling-Strömung über eine Lücke die bisher vermeldet wurde, und wir erwarten, dass Cool Chips als erste den Quanten-Tunneling-Effekt in einer primär kommerziellen Anwendung nutzen werden."

Auf Grund der Vorteile der Kühlung über eine Lücke mittels Elektronen-Tunneling soll die neue Technik im Gegensatz zu Kompressor-betriebenen Flüssigkühl-Systemen (40 - 50 Prozent Effizienz) oder kleinen thermoelektronischen Kühlgeräten (8 Prozent Effizienz) deutlich effizienter sein. Cool Chips will etwa 70 bis 80 Prozent der maximalen theoretischen Effizienz (Carnot) für Kühlung erreichen - bei weit weniger als 10 Prozent der Größe und des Gewichts von Kompressoren. Die geräuschlosen Cool Chips sollen dabei modular in Feldern angeordnet werden können, um jede Wärmebelastung bewältigen zu können.

Die Tunneling-Strömung kann genutzt werden, um eine starke Kühlung zu erreichen. Der theoretische Wärmefluss für flache Elektroden mit einer Entfernung von 50 Angstrom zueinander sollen im Bereich von 5000 Watt pro Quadratzentimeter liegen. Cool-Chips-Technik wäre damit selbst mehr als ausreichend für kommende Prozessoren, die über 100 Watt Abwärme pro Quadratzentimeter erzeugen.

Hätte Cool Chips mit seiner Entwicklung Erfolg, so könnten nicht nur bisherige Kühltechniken in verschiedenen Einsatzbereichen wie Elektronik, Infrarot-Sensoren, Computer-Komponenten, Kühlschränken und Klimaanlagen ersetzt, sondern auch neue und verbesserte Produkte möglich werden. Dies könnte laut Cool Chips kühlere Notebooks und Auto-Kühlschränke ebenso beinhalten wie Kühlgeräte fürs Zimmer - ein Fläche von knapp 13 Quadratzentimetern soll genügend Kühlleistung für ein ganzes Haus besitzen.

Noch hat Cool Chips allerdings keine Angaben zur Kühlleistung seiner ersten Prototypen gemacht, die momentan auf der Nanotech Planet Conference in San Jose, Kalifornien, gezeigt werden. Das Unternehmen will das Quanten-Tunneln verbessern und noch mehr als ein Jahr benötigen, um entsprechende Prototypen zur Demonstration der Kühlleistung und Effizienz fertig zu haben. "Sobald die Quanten-Tunnel-Leistung eine bestimmten Stufe erreicht hat, wollen unsere Wissenschaftler anfangen, die Kühlleistung anzuheben", heißt es dazu von Cool Chips.

Cool Chips ist eine Tochter der Borealis Exploration Limited (BOREF).