Chemnitz` kältester Ort: Forschung bei minus 269 Grad Celsius

Forschung Kältelabore der TU Chemnitz

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Dr. Mursal Baggash, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur für Experimentelle Sensorik, bereitet im Labor an einem speziellen Kühlgerät eine Messung an einer blauen Leuchtdiode vor, bei der bei minus 258 Grad Celsius der Ladungsträgertransport zwischen und die Lichterzeugung in Halbleiterschichten untersucht wird. Foto: TU Chemnitz/Jacob Müller

Einige Labore für Physik der Technischen Universität Chemnitz können die winterlichen Temperaturen der Region ganz klar in ihren Schatten stellen: mithilfe von flüssigem Helium erreichen sie Temperaturen von bis zu minus 269 Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem mit Hochleistungs-Leuchtioden (LED) experimentieren.

So werden die extrem niedrigen Temperaturen erreicht:

Im Keller des Institutsgebäudes werden zunächst rund 900 Kubikmeter des seltenen Gases mit einer Kältemaschine verflüssigt. Anschließend steht dann ein Kubikmeter der sehr kalten Flüssigkeit für Experimente zur Verfügung und wird mittels gut isolierter Thermosflaschen zu den Laboren transportiert und zur Abkühlung genutzt. Bei diesen extrem tiefen Temperaturen können viele störende Einflüsse ausgeschlossen und physikalische Phänomene selektiv untersucht werden.

Wie wird Strom in Licht umgewandelt?

Zu den eifrigsten Nutzern des flüssigen Heliums zählt die Professur für Experimentelle Sensorik. Aktuell untersuchen die Forscher an Hochleistungs-Leuchtioden die Umwandlung von Strom zu Licht. Prof. Dr. Ulrich Schwarz erläutert: "Ziel ist es, die Effizienz von Leuchtdioden weiter zu steigern. Wir müssen deshalb verstehen, welche Prozesse beim Ladungsträgertransport zwischen den Halbleiterschichten ablaufen, um sie letztendlich auch gezielt beeinflussen zu können." Der Physikprofessor weist auch auf das Interesse der Industrie hin. Seit einiger Zeit forsche das Team seiner Professur beispielsweise gemeinsam mit der Osram Opto Semiconductors GmbH.

Nur eine dünne Schicht Hochvakuum trennt die Temperaturen

Die besondere Kältetechnik sei dabei von entscheidender Bedeutung. Die zu untersuchende Leuchtiode liegt knapp unter einem dünnen Quarzglas-Fenster. Zur Isolierung dient ausschließlich eine dünne Schicht Hochvakuum zwischen der Leuchtiode und dem Quarzglas-Fenster. "Während unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Mikroskop im klimatisierten Labor bei Raumtemperatur arbeiten, scheint die auf minus 258 Grad Celsius abgekühlte Leuchtdiode in unmittelbarer Greifweite zu sein", so Schwarz.