s extreme Hitze zunehmend bedrohen die Norm zu werden, haben die Wissenschaftler eine neue Art erfunden Sonnenlicht und Strahl Wärme zu reflektieren von Gebäuden gerade zurück in den Weltraum.

Ein neues Material - und ein neue Wissenschaft namens Nanophotonik - könnte eine revolutionäre Möglichkeit bieten, die Backstädte von morgen abzukühlen.

Klimaforscher haben das wiederholt gewarnt größer extremer Hitze wird zur Norm geworden, und auch, wenn die Temperaturen zu potenziell gefährlichen Niveaus steigen, die Energiekosten von neuen Klimaanlagen Investitionen wird wesentlich zu noch mehr globaler Erwärmung beitragen.

Wärme freigeben

Aber Aaswath Raman, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Ginzton-Labor an der Stanford University, Kalifornien, berichtet mit Kollegen in Natur Tagebuch, dass sieben Schichten Hafniumoxid und Siliziumdioxid auf einem Dach etwas sehr Überraschendes bewirken könnten.

Sie könnten direkt 97% des Sonnenlichts weg vom Gebäude reflektieren und gleichzeitig Wärme in genau der richtigen Infrarotfrequenz abgeben, um durch die Erdatmosphäre zu gehen, als ob sie nicht da wäre.

Bei Freiluft-Tagestests, die fünf Stunden dauerten, fielen die Temperaturen in der Struktur unter dem neuen Material um 4.9 ° C unter die Außentemperaturen. Und dieser Effekt wurde ohne jegliche Verwendung von Elektrizität erreicht.

Diese neue Technik, die von den Wissenschaftlern als photonische Strahlungskühlung bezeichnet wird, könnte neue Möglichkeiten bieten, Lebensmittel zu konservieren, Impfstoffe zu kühlen und in verarmten tropischen Regionen Leben zu retten, fernab jeglicher Stromversorgung.

"Was wir getan haben, ist einen Weg zu schaffen, der uns erlauben sollte, die Kälte des Universums als Wärmesenke während des Tages zu nutzen"

Kohlendioxid und andere Treibhausgase absorbieren Infrarotlicht und speichern so Wärme aus fossilen Brennstoffen? jedoch nicht bei Wellenlängen zwischen 8 und 13 Mikrometern.

Da dieses "Transparenzfenster" in der Atmosphäre genutzt werden kann, um die Wärme direkt in den Weltraum zu strahlen, sagen die Autoren: "Die kalte Dunkelheit des Universums kann auch in den heißesten Stunden des Tages als erneuerbare thermodynamische Ressource genutzt werden."

Die relativ neue Wissenschaft von neuen Materialien - und die unerwarteten Eigenschaften von alten Materialien, die nur wenige Atome dick sind - überrascht immer noch.

Die Wissenschaft hat bereits Solarzellen geliefert, die das Licht direkt in aktuelle, intelligente Metalle verwandeln, die ihre eigenen Brüche erkennen können, sowie wasserabweisende Stoffe, die dauerhaft sauber bleiben.

Die Stanford Forscher begann mit Schichten aus Hafniumoxid - ein inertes Material, das bereits in Halbleitern und optische Beschichtungen verwendet - und Siliziumdioxid, einer Verbindung, die auch als Siliciumdioxid oder Quarz, bekannt und weit verbreitet sowohl in der Mikroelektronik und als Nahrungsmittelzusatz verwendet.

Unerwartete Eigenschaften

Hieraus konnten sie auf einer dünnen Silberbasis einen ultradünnen Film herstellen, der zwei unerwartete Eigenschaften mit sich brachte: Er war ein nahezu perfekter Reflektor für sichtbares Licht und ein effizienter Emitter für Infrarotlicht. Das Gewebe ist nur 1.8 Mikrometer dick - ein Mikrometer ist ein Millionstel Meter - und könnte auf Strukturen gesprüht werden.

Es gibt Probleme, die noch gelöst werden müssen. Das erste praktische ist, wie man die Wärme aus dem Inneren des Gebäudes in seine neue, hocheffiziente Außenbeschichtung bringt. Die zweite besteht darin, Wege zu finden, um das Zeug in industriellen Mengen herzustellen, und dann herauszufinden, wie es am effektivsten verwendet werden kann. Aber es bietet eine neue Art, über Energieeffizienz nachzudenken.

"Jedes Objekt, das Wärme produziert, muss diese Wärme in eine Wärmesenke abgeben", sagte Professor Shanhui Fan, Stanford-Wissenschaftler und einer der Autoren des Berichts. "Wir haben einen Weg geschaffen, der es uns ermöglichen soll, die Kälte des Universums tagsüber als Kühlkörper zu nutzen."

- Klima-Nachrichten-Netzwerk

Über den Autor

Tim Radford ist freier Journalist. Er arbeitete für The Guardian 32 Jahre, immer (unter anderem) Briefe Editor, Kulturredakteur, Literaturredakteur und Wissenschaftsredakteur. Er gewann die Association of British Science Writers Auszeichnung für Wissenschaftsjournalist des Jahres vier Mal. Er diente im britischen Komitee für die Internationale Dekade zur Reduzierung von Naturkatastrophen. Er hat in Dutzenden von britischen und ausländischen Städten Vorträge über Wissenschaft und Medien gehalten. 

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