Der kalorische Effekt beschreibt die Tatsache, dass manche festen Materialien mit einer Temperaturveränderung reagieren, wenn man sie in ein elektrisches Feld oder Magnetfeld einbringt. Für die besonders schnelle Messung des Effekts hat die Bochumer Arbeitsgruppe Spektroskopie der kondensierten Materie selbst einen Versuchsaufbau entwickelt. Das Wissenschaftsmagazin Rubin der Ruhr-Universität Bochum berichtet über diese Arbeit.
Die Forschenden befassen sich vor allem mit dem elektrokalorischen Effekt, also den Temperaturveränderungen, die Festkörper durch elektrische Felder erfahren. „Wir können Veränderungen von einem Tausendstel Grad in einer Tausendstel Sekunde detektieren – so schnell kann das sonst niemand“, beschreibt Doktorand Jan Fischer die Besonderheit des Bochumer Ansatzes.
Schnell sein lohnt sich
Dass die Gruppe sich für diese winzigen Veränderungen interessiert, mag auf den ersten Blick paradox erscheinen. „Eigentlich suchen wir Materialien mit möglichst großen Temperatureffekten“, gibt Hägele zu. „Aber manchmal muss man klein anfangen.“ Die kleinen Veränderungen auf der Zeitskala verraten den Forschern viel über die grundlegenden Prozesse, die zu den Temperaturveränderungen in den Feststoffen führen. Hinzu kommt, dass Materialien, die schnell ihre Temperatur ändern können, für die Anwendung besonders interessant wären. „In einem kalorischen Kühlprozess wird die Wärme päckchenweise abtransportiert“, erklärt Jörg Rudolph, ebenfalls Mitglied der Bochumer Arbeitsgruppe. „Für die Effizienz ist es von Vorteil, wenn man die Wärmepäckchen schnell hintereinander wegschaffen kann.“Die Kühlung basierend auf dem kalorischen Effekt ist dabei ein mehrstufiger Prozess. Denn in der Regel schafft ein Material auf einen Schlag nur eine Abkühlung von drei bis vier, maximal sechs Grad Celsius. Ein Kühlsystem könnte aber aus mehreren Kammern bestehen, an deren Übergängen jeweils eine Abkühlung um einige Grad erfolgt, sodass insgesamt eine ausreichend große Kühlung erzielt würde.
Potenziell effizienter als etablierte Techniken
Anders als bei herkömmlichen Kühlschränken würde die Kälte dann nicht mehr mithilfe eines Gases oder einer Flüssigkeit erzeugt, sondern mit einem festen Material. „Einen Festkörper zu verwenden ist von Vorteil, weil darin mehr Atome pro Kubikzentimeter vorliegen“, erklärt Hägele. „Damit ließen sich kompaktere Kühlgeräte bauen.“ Und potenziell auch effizientere.Ausführlicher Artikel im Wissenschaftsmagazin Rubin mit weiteren Fotos
Warum der Bochumer Versuchsaufbau so besonders schnell ist und warum es eine Herausforderung war, die Technik in den Laboren der Ruhr-Universität zu installieren, lesen Sie in einem ausführlichen Artikel im Wissenschaftsmagazin Rubin unter https://news.rub.de/wissenschaft/2023-10-27-physik-coole-festkoerper. Für redaktionelle Zwecke dürfen die Texte auf der Webseite unter Angabe der Quelle „Rubin – Ruhr-Universität Bochum“ sowie Bilder aus dem Downloadbereich unter Angabe des Copyrights und Beachtung der Nutzungsbedingungen honorarfrei verwendet werden.Den Artikel finden Sie unter:
https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2023-11-08-physik-kaelte-erzeugen-mit-festkoerpern
Quelle: Ruhr-Universität Bochum (11/2023)
Publikation:
„Domestic cat larynges can produce purring frequencies without neural input“ von Christian T. Herbst, Tamara Prigge, Maxime Garcia, Vit Hampala, Riccardo Hofer, Gerald E. Weissengruber, Jan G. Svec und W. Tecumseh Fitch „Current Biology“
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982223012307?via%3Dihub