AW: passiv kühlende Schichten
So wie ich das abstract des papers verstehe, macht man sich hier die offenbar vergleichsweise gute Durchlässigkeit der Athmosphäre für Infrarotlicht im Bereich von 8 bis 13 µm Wellenlänge zu nutze, indem man die Wellenlänge des reflektierten Lichtspektrums durch die aufgebrachten Hafniumdioxid- und Siliziumdisoxidschichten so verändert, dass ein größerer Teil des reflektierten Lichts in diesem Wellenlängenbereich zurückgegespiegelt wird als in dieser Wellenlänge einfällt. So kann mehr Wärme abtransportiert werden als durch die Restabsorption des Materials aufgenommen wird, weil diese Wellenlänge scheinbar gut durch die Athmosphäre kommt, und so ein Temperaturausgleich mit dem kalten Weltall statt nur mit der Atmosphäre erreicht wird. Dieser kühlt letzlich die Oberfläche. Dementsprechend findet auch keine Verletzung des 2ten Hauptsatzes statt. Der Clou daran steckt demnach also in der Interaktion des einfallenden Lichtspektrums mit der aufgebrachten Schichtfolge bei der Reflexion. Damit das funktionieren kann müssen die Schichten vermutlich sehr dünn sein - wahrscheinlich nahe an Monolagen. Offensichtlich kommt es dabei für Wellenlängen die ansonsten nicht so viel Energie mitnehmen können zur Verschiebung der Wellenlänge in den mittleren Infrarotbereich. So kann dieses modifizierte Licht bei der Reflexion mehr Energie mitnehmen als es beim Einfall mitgebracht hat und kühlt auf diese Weise das Substrat, da es die zusätzlich mitgenommene Energie fast ungehindert ins All befördert - im Gegensatz zu anderen Wellenlängen die bei der Reflexion nur mitnehmen was sie geliefert haben. Wenn die durch diese Wellenlängenverschiebung abgestrahlte Energiemenge höher ist als die durch die imperfekte Reflexion aufgenommene Energie, kühlt sich das Substrat tatsächlich unter die Umgebungstemperatur ab. Viel tiefere Gleichgewichtstemperaturen im Substrat wird man damit schätzungsweise nicht erreichen, weil durch den entstehenden Temperaturgradienten zur Umgebung natürlich auch wieder Wärme ins Substrat fließt - aber genau das ist ja der Kühleeffekt den man erreichen will.
Was mir nicht so richtig einleuchtet ist dieses Transparenzfenster im genannten Wellenlängenbereich. Eigentlich ist die Athmosphäre wegen des Wasserdampfs ja nicht gerade gut durchlässig für Infrarotstrahlung. Aber wahrscheinlich hat das Absorpionsspektum von Wasserdampf im fraglichen Wellenlängenbereich einfach eine Lücke. Da bin ich zu wenig bewandert und kann´s erstmal nur glauben. Man müsste ich sich mal weiter einlesen - scheint interessant zu sein.
Möglicherweise steckt ja sogar noch mehr Potential in der Technik, wenn es gelingen würde einen noch größeren Teil des reflektierten Spektrums ins mittlere Infrarot zu verschieben und zurück zu werfen. Für direkte Kühlaufgaben bei PCs ist diese Technik aber natürlich nicht geeignet - schon weil PCs im Regelfal nicht im Freien und in der Sonne stehen. Man könnte höchstens überlegen, damit einen externen Wärmetauscher auf dem Dach aufzubauen, der dann über eine große Fläche das Kühlwasser einer Wakü ein wenig runter kühlt, was dann zur Kühlung der Komponenten beiträgt. Sonnenlicht-Kühlung so zusagen
. Würde aber nur Tagsüber funktionieren und kommt vermutlich in absehbarer Zeit sicher auch aus praktischen Gründen nicht in Frage.
In ähnlicher Weise macht man sich übrigens auch schon länger Wellenlängenmodifikationen bei sog. leuchtenden Solarzellen zu nutze. Hier versucht man allerdings die Enerige die im UV-Anteil des Sonnenlichts steckt für Solarzellen nutzbar zu machen, indem man die Zellen unter einem Schutzglas betreibt, welches Atome bestimmter Lanthanoide enthält, die eine Umwandlung von Licht im UV-Bereich zu sichtbaren Wellenlängen hin bewirkt. Auf diese Weise erhöht sich die Lichtausbeute im sichtbaren Wellenlängenbereich und es kann etwas mehr Strom gewonnen werden, ohne an den Zellen etwas ändern zu müssen. Kommerziell erfolgreiche waren diese Ansätze aber meines Wissens bislang nicht.
Wellenlängenmodifikation durch Interaktion mit Festkörpern ist aber allgemein eine recht beliebte Spielwiese der Materialwissenschaften und einige Ideen führen zumindest unter Laborberdingen auch wirklich zu erstaunlichen Effekten. Schwachpunkt vieler solcher Materialien in kommerzieller Hinsicht ist aber meistens die mangelnde Serien- und Massentauglichkeit und häufig die Notwendigkeit seltener oder schwer zu handhabender chemischer Elemente. Schade eigentlich, denn das sind Bereiche der Forschung, wo neben Erkenntnisgewinn oft auch wirklich nutzbare Effekte heraus kommen.
Auf jeden Fall ein interessantes paper. Wirklich nervig ist nur mal wieder die Tatsache, dass es nicht in voller Länge kostenlos verfügbar ist. Diese Beschränlungen des Zugriffs auf das Wissen der Welt behindern imho die Wissenschaften nicht unerheblich - andererseits finanzieren sie sie zwar auch zum geringen Teil, aber leider bleibt der Löwenanteil in den Verlagen und landet nicht bei den Autoren oder deren Institutionen. Gegen einen geringen Obulus, für die Archivierugn und Zugänglichmachung hat ja niemand was, aber die Gebühren für viele papers sind schon sehr happig finde ich.
Sorry für´s Trippleposting, aber offensichtlich kann man bei längeren Texten keine Tippfehler korrigieren ohne dass die Hälfte dabei einfach abgeschnitten wird 
.
Da scheint´s einen Fehler in der Forensoftware zu geben, denn das ist nicht das erste mal!!!
