Onthulling van het afkoelingspotentieel van abnormaal Ettingshausen-effect in magnetische Weyl-halfmetalen (Wey2Cool)

De opkomst van kwantumcomputers en de belofte van supergeleidende elektronica gaat gepaard met een sterke behoefte aan efficiënte strategieën om dergelijke circuits af te koelen tot hun bedrijfstemperaturen van slechts enkele Kelvin. Conventionele thermo-elektrische Peltier-koelers kunnen dergelijke lage temperaturen niet bereiken vanwege hun lage koelrendement, dat nog verder afneemt bij cryogene temperaturen. In dit project willen we deze hindernis overwinnen door het gigantische Ettingshausen-effect van magnetische Weyl-halfmetalen voor thermo-elektrische koelingstoepassingen bloot te leggen en te exploiteren. Daartoe streven we naar het laten groeien van enkelkristallijne Co_3Sn_2S_2 Weyl halfmetalen dunne films. Door een ultragevoelige thermische microscoop te gebruiken, stellen we ons voor om - voor het eerst - hun koelefficiëntie in Ettingshausen te meten en te onthullen of de Bridgman-relatie opgaat in deze exotische klasse van materialen. Met het oog op de toekomstige toepassing van magnetische Weyl-halfmetalen als componenten van koelapparatuur, zullen we een printoverdrachtsproces ontwikkelen om ze op testchips te integreren, waardoor we hun koelprestaties kunnen vergelijken met Peltier TE-materialen voor verschillende bereiken van lage temperaturen, om het ideale toepassingsvenster van dit nieuwe materiaal te bepalen. De bevindingen van Wey2Cool zullen dus zeer relevant zijn voor de fundamentele fysica en materiaalwetenschappen, en kunnen een grote impact hebben op de technologie door een nieuwe generatie cryogene spot-coolers mogelijk te maken. Bovendien maakt deze technologie de weg vrij voor andere toepassingen, variërend van metrologie tot transistors met laag vermogen of dissipatieloze elektronica.