Stromfluss kühlt in Halbleitern

Thermoelektrisches Material mit ungewöhnlichen Eigenschaften entdeckt

East Lansing (pte011/23.02.2000/11:00)

Glühbirne und Heizdrähte beweisen es: Elektronen, die als Strom durch ein Material jagen, erhitzen es für gewöhnlich. Nur in ungewöhnlichen Halbleitermaterialien, so genannten thermoelektrischen Stoffen, kann der Stromfluss auch kühlen - und ein neues solches ist in den USA von einem Chemikerteam der Michigan State University http://www.cem.msu.edu/ jetzt erstmals hergestellt worden, berichtet das Fachmagazin Science. http://www.sciencemag.org/

Elektronen im Fluss absorbieren Hitze und tragen sie mit sich. In den meisten Stoffen führt dies aber nicht zur Kühlung, weil die Hitze als Vibration im Festkörpergitter schnell wieder in die entgegengesetzte Richtung fließen kann. Um diesen Rückfluss der Wärme zu verhindern, braucht ein Material drei Eigenschaften: eine innere Elastizität, um die Vibrationen zu dämpfen, eine möglichst hohe Anzahl von Elektronen, und zwar solche, die jeweils eine gute "Portion" Hitze transportieren können.

Diese Eigenschaften schließen sich für gewöhnlich aus, weshalb neue thermoelektrische Materialien schwer zu finden sind. Erfolg hatten die Chemiker erst mit ihrer gründlichen Suchmethode. Die Forscher um Mercouri Kanatzidis variierten systematisch das 30 Jahre alte Rezept des bisher besten thermoelektrischen Materials. Dabei stießen sie auf eine Kristallstruktur aus Cäsium, Bismut und Tellur, die offenbar mindestens ebenso effizient kühlt, aber tiefere Temperaturen erreicht: Während das alte Material bei minus 50 Grad Celsius seinen Dienst versagt, funktioniert das neue bis etwa minus 100 Grad Celsius. (wsa) (Ende)