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Wie funktioniert das?

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  1. Wie funktioniert das?

    Autor: s4mba 24.01.12 - 19:44

    Durch das Licht vibriert die Folie und das Kühlt den Prozessor?

    Falls ich da was falsch verstanden habe:
    Bitte für ganz Themenfremde in einfachen Worten erklären.

  2. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Bujin 24.01.12 - 20:33

    Ich stecke da nicht drin aber hier meine Theorie:

    Wärme ist Schwingung. Schwingung ist Wellenförmig. Wellen können sich überlagern und nach dem Superpositionsprinzip addiert werden. (Also: sin(x) + (-sin(x)) = 0)

    Lichtphotonen wechselwirken mit Materie und können Teilchen in einem Körper zum Schwingen bringen (erwärmen).

    Trifft man den Körper jetzt mit genau der gleichen Frequenz mit der er schwingt, jedoch um 180° Phasenverschoben (also genau umgedreht), könnten sich die Schwingungen durch genau so eine Addition wie oben gezeigt gegenseitig auslöschen und der Körper aufhören zu Schwingen (abkühlen).

    Das ist jetzt aber nur Spekulatius meinerseits (bzw. Halbwissen-Klugscheiss) :-)

    edit:

    Was genau das mit der Folie auf sich hat weiß ich nicht, eventuell ist sie darauf optimiert die Schwingung des Lichts aufzunehmen. Halbleiter werden mit zunehmender Erhitzung leitfähiger.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 24.01.12 20:38 durch Bujin.

  3. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Yeeeeeeeeha 24.01.12 - 20:43

    Neenee, eher im Gegenteil. Durch den Laser wird - mit der richtigen Requenz - die Bewegung der Atome (= Temperatur) ausgeglichen. Atome die sich weniger bewegen sind kälter.
    Der absolute Nullpunkt wäre erreicht, wenn die Atome sich (natürlich wie immer gegenüber ihrem Bezugssystem) überhaupt nicht bewegen. Allerdings reicht auch eine Temperatur knapp über dem Nullpunkt aus um Eigenschaften wie Supraleitung zu erzielen.

    Edith sagt:
    Moment, das mit der Frequenz ist Quatsch. ;) Präziser:
    Ein Photon des Lasers trifft ein Atom. Dabei geht ein Hüllenelektron des Atoms in einen angeregten Zustand über. Fällt das Elektron wieder in den normalen Zustand zurück, emmitiert es die überschüssige Energie wieder in Form eines Photons. Bringt man das Atom nun dazu, das Photon in der richtigen Richtung auszustoßen, wird sein Impuls dadurch abgeschwächt.

    Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
    Perl-Monk, Java-Trinker, Objective-C Wizard, PHP-Kiddie, unfreiwilliger FreeBSD-/Linux-Teilzeitadmin



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 24.01.12 20:50 durch Yeeeeeeeeha.

  4. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Yeeeeeeeeha 24.01.12 - 21:09

    Bujin schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wärme ist Schwingung. Schwingung ist Wellenförmig. Wellen können sich
    > überlagern und nach dem Superpositionsprinzip addiert werden. (Also: sin(x)
    > + (-sin(x)) = 0)

    Vorsicht vorsicht, nicht durcheinanderbringen. Die braunsche Bewegung ist nicht wellenförmig, sondern durch Abstoßung zwischen den Atomen chaotisch (ohne Abstoßung würde das Atom sich einfach in einer Geraden durch den Raumbewegen).
    Die Wellenform ist eine Eigenschaft des Photons als Boson (wohingegen Elektronen, Protonen usw. Fermionen sind), genaugenommen eine durch den Welle-Teilchen-Dualismus in einer Menge an Photonen vorhandene Eigenschaft.
    Superposition ist wiederum die quantenmechanische Eigenschaft eines Photons, sich bis zu einer Messung (= Wechselwirkung mit einem Teilchen) in allen Zuständen gleichzeitig zu befinden und sich bei der Wechselwirkung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit für einen zu "entscheiden".

    > Lichtphotonen wechselwirken mit Materie und können Teilchen in einem Körper
    > zum Schwingen bringen (erwärmen).
    >
    > Trifft man den Körper jetzt mit genau der gleichen Frequenz mit der er
    > schwingt, jedoch um 180° Phasenverschoben (also genau umgedreht), könnten
    > sich die Schwingungen durch genau so eine Addition wie oben gezeigt
    > gegenseitig auslöschen und der Körper aufhören zu Schwingen (abkühlen).

    Fast. Ein Photon trifft auf ein Atom und bringt eines seiner Hüllenelektronen in einen angeregten Zustand. Wenn das Atom in den Normalzustand zurückfällt, emmitiert es wiederum ein Photon und dadurch erhält es Impuls entgegen der Richtung des emmitierten Photons. Bewegt sich also das Atom nach "links" und emmitiert "links" ein Photon, bekommt es etwas Impuls nach rechts, bewegt sich danach also langsamer nach "links" -> Kühlung.
    Bringt man nun das Atom dazu, nach allen Richtungen hinreichend viele Photonen zu emmitieren, lässt sich die anfängliche Bewegung immer weiter ausgleichen.

    > Was genau das mit der Folie auf sich hat weiß ich nicht, eventuell ist sie
    > darauf optimiert die Schwingung des Lichts aufzunehmen. Halbleiter werden
    > mit zunehmender Erhitzung leitfähiger.

    Viel wichtiger: Bestimmte Halbleiter verlieren ihren Widerstand ab einer gewissen, sehr tiefen Temperatur vollständig -> Supraleiter.

    Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
    Perl-Monk, Java-Trinker, Objective-C Wizard, PHP-Kiddie, unfreiwilliger FreeBSD-/Linux-Teilzeitadmin

  5. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: LadyDie 24.01.12 - 22:12

    s4mba schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Durch das Licht vibriert die Folie und das Kühlt den Prozessor?
    >
    > Falls ich da was falsch verstanden habe:
    > Bitte für ganz Themenfremde in einfachen Worten erklären.

    Ich kann dir jetzt nur die Laserkühlung bei Gasen erklären. Bei der Folie wird es aber prinzipiell ähnlich sein.

    Hat ein Gas eine bestimmte Temperatur, dann bewegen sich die Teilchen in statistischer Natur in alle Richtungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Ein kleiner Bruchteil der Teilchen fliegt dem eingestreutem Laserlicht weg, ein kleiner Bruchteil fliegt dem Laserlicht entgegen.

    Diejenigen Teilchen, die dem Licht entgegenfliegen sehen durch den Doppler-Effekt eine höhere Frequenz des Lichtes. (Ähnlich dem Krankenwagen, wenn er dir auf der Straße entgegenfährt hörst Du ein höheres Martinshorn als wenn er die entgegengesetzte Richtung fährt). Nun besteht Licht aus Photonen, und eine höhere Frequenz bedeutet Photonen höherer Energie. Diese kann von den Teilchen unter bestimmten Bedingungen absorbiert werden. Diese Bedingungen sind nicht mehr erfüllt wenn die Energie der Photonen ein klein wenig geringer wären. Mit der Absorption des Photons nimmt das Gas-Teilchen auch den Impuls des Photons auf, und da es dem Teilchen entgegenfliegt verringert sich dadurch seine Geschwindigkeit.

    Weil die Photonen nur von denjenigen Teilchen absorbiert werden kann, die entgegen dem Licht fliegen, verlangsamen sie sich - und die Temperatur des Gases wird gesenkt.

  6. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Dorsai! 25.01.12 - 09:22

    Yeeeeeeeeha schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Viel wichtiger: Bestimmte Halbleiter verlieren ihren Widerstand ab einer
    > gewissen, sehr tiefen Temperatur vollständig -> Supraleiter.

    Ich bin jetzt auch nur ein Laie, aber kann es vielleicht damit zu tun haben, dass Halbleiter eine geringe Bandlücke haben und somit das "Hochheben" des Elektrons durch das (grüne) Photon und das wenig spätere Emittieren des selbigen überhaupt erst möglich wird?

  7. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Yeeeeeeeeha 25.01.12 - 12:01

    Dorsai! schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Yeeeeeeeeha schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    >
    > > Viel wichtiger: Bestimmte Halbleiter verlieren ihren Widerstand ab einer
    > > gewissen, sehr tiefen Temperatur vollständig -> Supraleiter.
    >
    > Ich bin jetzt auch nur ein Laie, aber kann es vielleicht damit zu tun
    > haben, dass Halbleiter eine geringe Bandlücke haben und somit das
    > "Hochheben" des Elektrons durch das (grüne) Photon und das wenig spätere
    > Emittieren des selbigen überhaupt erst möglich wird?

    Uff, Physik ist nur mein Hobby, da habe ich leider größere Wissenslücken als jede vorstellbare Bandlücke. ;)
    Hat jedenfalls nichts mit Supraleitung zu tun, das ist ein quantenmechanischer Effekt, der nicht auf Halbleiter beschränkt ist.

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  8. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: blablub 25.01.12 - 14:24

    Yeeeeeeeeha schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Der absolute Nullpunkt wäre erreicht, wenn die Atome sich (natürlich wie
    > immer gegenüber ihrem Bezugssystem) überhaupt nicht bewegen.

    Nein. ;) Wäre diese Aussage wahr, dann würde folgende Situation möglich werden:
    Ich setze mich in eine Rakete, beschleunige auf eine sehr hohe, konstante Geschwindigkeit. Dann messe ich meine Temperatur. Dann fliege ich an dir vorbei und du misst dabei ebenfalls meine Temperatur. Ich hätte plötzlich ganz hohes Fieber, nur aufgrund der kinetischen Energiedifferenz wegen der Relativbewegung. ;)

    Man wird natürlich NICHT wärmer nur weil man mit dem Zug fährt. ;)

    Es wird unsinnigerweise immer gesagt, "Temperatur sei ein Maß für die mittlere Kinetische Energie der Teilchen". Temperatur ist aber eine intensive Größe und darf somit nicht von äußeren Faktoren (wie Schwerpunktsbewegung, Wahl des Bezugssystems, etc.) abhängen.

    Temperatur sollte man deswegen eher über die Halbwertsbreite der Maxwell-Boltzmann-Verteilung definieren. Sprich: "Ein Maß für die Streuung der Relativgeschwindigkeiten/-energien der Teilchen untereinander in einem beliebigen Inertialsystem".

    Das ist auch ein großes Problem, wenn man Laserkühlung an wenigen Atomen/Ionen durchführen will: Will man kühlen muss man darauf achten, dass man die Geschw.-Verteilung der Teilchen minimiert, nicht aber die Geschwindigkeit der Teilchen selbst.

    Extrembeispiel:
    Ein gerichteter Atomstrahl, indem alle Teilchen mit 0.99c in die selbe Richtung fliegen (extrem geringe Relativbewegung) kann immernoch kühler sein, als eine sehr kühle, aber ruhende Wolke aus den selben Atomen.

    Auch muss man bedenken, dass die klassische Temperatur was statistisches ist (10^23 Teilchen). Praktisch wird Laserkühlung allerdings an wenigen Dutzend Atomen durchgeführt, was die Statistik zusammenbrechen lässt. Man muss sich dann erstmal klarmachen, ob man überhaupt noch von "Temperatur" reden sollte oder lieber nur noch die Einzelenergien der Teilchen direkt betrachtet.

  9. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: Yeeeeeeeeha 26.01.12 - 10:09

    Vielen Dank für die Ausführliche Klarstellung, aber da stand bereits "(natürlich wie
    immer gegenüber ihrem Bezugssystem) ". ;)

    Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
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  10. Re: Wie funktioniert das?

    Autor: blablub 26.01.12 - 10:39

    Aber genau das war ja der Fehler. ;) Temperatur ist ja aben gerade Bezugsystem-UNabhängig.

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