Zufallsfund könnte deutlichen Leistungsschub für Smartphones und Computer bringen

Ein Forscherteam am MIT, das nach einer Möglichkeit suchte, die Sicherheit und Haltbarkeit von Kernreaktoren zu verbessern, hat zufällig eine neue Technik entdeckt, die die Leistung von Computerchips steigern könnte. Eigentlich sollte die Arbeit des Teams nur untersuchen, wie Materialien in der rauen Umgebung eines Kernreaktors korrodieren und Risse bilden.

Die Forschung – veröffentlicht in der Fachzeitschrift Scripta Materialia – nutzte einen leistungsstarken, fokussierten Röntgenstrahl, um die intensive Strahlung im Inneren eines Kernreaktors zu simulieren. Bei Experimenten mit Nickel – einer häufigen Legierungskomponente in modernen Kernreaktoren – stießen die Forscher auf eine unerwartete Entdeckung. Sie fanden heraus, dass sie mit dem Röntgenstrahl auch die innere Spannung in der Kristallstruktur des Materials präzise „einstellen“ konnten.

Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung der Mikroelektronik haben. Ingenieure in der Halbleiterfertigung setzen sogenanntes Strain Engineering ein – eine Technik, bei der gezielt Spannungen in Materialien eingeführt und verändert werden, um deren optische und elektrische Eigenschaften zu verbessern. Die neue Entdeckung eröffnet nun einen neuartigen Ansatz für dieses Strain Engineering.

„Mit unserer Technik können Ingenieure während der Herstellung mithilfe von Röntgenstrahlen die Spannung in Mikroelektronik einstellen. Da dies nicht das Ziel unserer Experimente war, ist es wie zwei Ergebnisse zum Preis von einem“, erklärt Ericmoore Jossou, Hauptautor der Studie.“

Auch im Hinblick auf das ursprüngliche Forschungsziel war die Arbeit erfolgreich. Das Team entwickelte eine Methode, um Materialversagen in einer simulierten Reaktorumgebung in Echtzeit dreidimensional zu überwachen. Zudem stellten die Forscher fest, dass eine längere Bestrahlung mit den Röntgenstrahlen die innere Spannung im Material reduzierte und so eine exakte 3D-Rekonstruktion des Kristalls während der Belastung ermöglichte – ein Ergebnis, das laut Jossou bisher noch niemand erzielt hat.