Könnte man den Elektronenstrudel bei Smartphones anwenden, wäre die Technik in der Zukunft so energiesparend wie nie zuvor. Am MIT gelang jetzt unter sehr speziellen Bedingungen zum ersten Mal, das physikalische Konzept in der Realität zu beobachten. Doch wie funktioniert der Elektronenstrudel und wann können wir ihn außerhalb des Labors nutzbar machen?

Smartphones mit Elektronenstrudel hätten einen entscheidenden Vorteil

Wasser erzeugt Ströme und Wellen. Strom hingegen fließt anders. Die in ihm enthaltenen Elektronen können kein derartig kollektives Verhalten wie Wasserteilchen an den Tag legen, außer, man schafft die notwendigen Bedingungen für einen Elektronenstrudel.

Bisher verwendete Metalle beim Entwurf von Smartphones und Co. blockieren jedoch den Elektronenstrudel. Störende Teilchen sorgen dafür, dass sich die Elektronen dort nicht fließend oder strudelartig bewegen können. Dabei würde er Smartphones und andere technische Geräte positiv beeinflussen können.

In einem Elektronenstrudel wird nämlich der negative Effekt der Dissipation ausgeglichen. Dissipation beschreibt den Vorgang, wo eine Energie in Wärmeenergie übergeht, etwa beim Heißlaufen von Smartphones.

Durch die strudelartigen Bewegungen von Elektronen hingegen nimmt die Dissipation ab. Somit verbrauchen Smartphones und Co. weniger Energie, wenn es gelingt, diesen Effekt dort herbeizuführen.

MIT gelingt Einmaliges – aber es gibt einen Haken

Am MIT ist es nun zum ersten Mal gelungen, diesen Effekt in der Realität zu erzeugen. Diese Beobachtung ist bisher einmalig und bezeugt laut Leonid Levitov, Professor für Physik am MIT, dass „wir uns in diesem neuen Regiment befinden, in dem sich Elektronen wie eine Flüssigkeit verhalten, nicht wie einzelne Teilchen.“

Allerdings wird es in noch nicht allzu naher Zukunft gelingen, sich den Elektronenstrudel in Smartphones und Co. zunutze zu machen, wie der Versuchsaufbau zeigt. Es bedarf ultrareiner Materialien sowie sehr niedriger Temperaturen, damit „Quanteneffekte übernehmen“ und sich die Teilchen „gemeinsam als zähflüssige, honigartige Elektronenflüssigkeit bewegen“ können.

Wolframditellurid stellt ein solch ultrareines Material dar. Die Herstellung erfolgt aus der Reaktion mit Wolfram und Tellur in einem aufwendigen Prozess bei 800 Grad Celsius. Der Versuch am MIT und der Nachweis des Elektronenstrudels konnte damit gelingen – allerdings auch bei Temperaturen von 4,5 Kelvin. Das entspricht minus 268,65 Grad Celsius.

Allerdings bleibt Levitov optimistisch und bekundet, dass der Nachweis dennoch „ein weiterer Schritt“ für energiesparende Elektronik darstellt. Derweil musst du also vorerst ohne Elektronenstrudel selber die Batterie deines Smartphones schonen. Wir verraten dir die wichtigsten Tricks zum Akku sparen.

Quelle: MIT

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