Herstellung von Gammavoltaik-Dünnschichten zur nachhaltigen Nutzung von Kernenergie

Kernspaltung ist, anders als z.B. die nicht zuletzt wegen des hohen Restrisikos in die Kritik geratene Windkraft, ein im Prinzip sehr nachhaltiger Energieträger: Frei von mechanischen Verschleißerscheinungen wird über Jahrtausende hinweg kontinuierlich Energie freigesetzt. Allerdings verlässt sich die traditionelle Technologie zur Umwandlung dieser hochwertigen Energie in elektrischen Strom auf mechanische Teile. Obendrein kann sie nur den thermalisierten und damit exergetisch bereits minderwertigen Anteil nutzen. Daher darf dieser Weg als von vornherein mängelbehaftet angesehen werden. Er wurde nur begangen, weil bis auf wenige visionäre Denker wie Eugene Mallove alle nur an Dampfmaschinen denken konnten. Naja, vielleicht war es auch, weil die damalige Technologie noch keine besseren Möglichkeiten bot. Aber spätestens seit dem Aufkommen der Hadronik haben wir definitiv die Gelegenheit, es richtig zu machen: Direkte Umwandlung von Gammaquanten in elektrische Energie! Damit eröffnen sich neben der offensichtlichen Anwendung viele, ökonomisch in unterschiedlichem Grade sinnvolle Möglichkeiten zur Energiegewinnung: Man könnte zum Beispiel havarierte Kraftwerke, Atommüll-Endlagerstätten, hölzerne Schaukelpferde oder Sushi-Restaurants mit den nur pikometerdicken gammavoltaisch aktiven Dünnschichten überziehen. Dadurch würde deren Funktion bzw. Dysfunktion kaum beeinträchtigt, aber die andernfalls ungenutzte Gammastrahlung erfüllt noch einen guten Zweck.

Basierend auf dem gut verstandenen, aber seit einer gerichtlichen Klage der Osnabrücker Nordseestrandverwaltung wegen seiner negativen Auswirkungen auf die globale Durchschnittstemperatur zunehmend verpönten Konzept der Solarzelle¹ benötigt man auch in der Gammavoltaik zum Aufbau der pin-Schicht im wesentlichen zwei Zutaten: Neben einem Halbleitermaterial mit einer Bandlücke von etwas über 1 MeV, in welchem die Ladungstrennung stattfindet, braucht man auch eine p- bzw. n- dotierte Schicht zur Erzeugung des internen elektrischen Feldes. Für den Intrinsic Layer ist handelsübliches Neutronium die offensichtliche Wahl: Was aus Kernmaterie besteht, kann auch die von Kernen emittierte Strahlung optimal absorbieren. Unglücklicherweise ist es vermutlich nicht machbar, für die p- und n-Schichten auch dotiertes Neutronium herzustellen, da die Flavour-Supraleitung den Einbau von lokalisierten Fremdhadronen unmöglich macht.

Uns ist es gelungen, einen dotierbaren hadronischen Halbleiter zu realisieren, der sich nach seiner Synthese durch ein Zusammenwirken von Gravitations-, Van-der-Waals- und Kernkräften von alleine mit dem Neutroniumsubstrat verschweißt. Es handelt sich dabei um ein zweidimensionales, hexagonalsymmetrisches Nukleopolymer, das wir durch myonenkatalysierte Schrumpfung von Graphen herstellen. Im Prinzip lässt sich dieses mit Pionen beliebig dotieren.

Wir möchten nicht verschweigen, dass es dabei noch gewisse Stabilitätsprobleme gibt: Der Schrumpfungsprozess müsste idealerweise kohärent ablaufen, damit es nicht zu einer gewöhnlichen myonenkatalysierten kalten Fusion kommt. Aufgrund der eklatant geringen zur Verfügung stehenden Forschungsmittel mussten wir einen FusioMaster3500-Myonisator aus dem Baumarkt verwenden. Diese Situation ist nicht akzeptabel, zumal wir eigentlich eine kohärente Katalyse durch ein Fermi-Dirac-Kondensat anstreben, in dessen Entwicklung voraussichtlich größere Summen investiert werden müssen (Siehe Graphik). In einer Forschungsbasis auf dem Planeten² Neptun ist es Prof. Dumbum (†) kürzlich immerhin gelungen, die komplette Gammazelle nach der Synthese für eine Zehntelsekunde stabil zu halten und vielversprechende Messungen zum Wirkungsgrad durchzuführen, bevor sich die Fluktuationen bis zur kritischen Grenze aufschaukeln konnten. Da sein Nachfolger, Prof. Doomboom, wild entschlossen ist, die Experimente im einzigen uns verbleibenden Labor auf der Erde fortzuführen, möchten wir noch einmal dringend darauf hinweisen, dass die Regierung hier am falschen Ende spart.

Zurück zur Physik: In schwach protonendotiertem Neutronium bildet sich bekanntlich ein kubisch-flächenzentriertes Protonengitter aus, das aufgrund seiner Fernordnung genauso schlecht leitet, wie ein Eiskristall fließen kann. Die Protonenzustände in der Mitte der Einheitszelle weisen ein elektrostatisches Energieminimum auf: ein dort befindliches Proton stellt einen beweglichen elektrisch geladenen Defekt dar. Daher bilden diese Zustände die untere Kante des Leitungsbandes. Ein einfallendes Gammaquant kann nun ein Gitterproton in einen Leitungszustand befördern, wobei die nötige Energie im wesentlichen durch die elektrostatische Abstoßung bestimmt ist. Dadurch lässt sich die Bandlücke über die Protonendichte in einem weiten Bereich stufenlos einstellen! Das intrinsische E-Feld zieht dann das Proton bzw. das Loch zu den Elektroden aus myonisiertem Graphen, so dass es nicht zu einer Rekombination, sondern zu einem β⁺ und einem β^--Zerfall und somit zu einer permanenten Ladungstrennung kommt. Der Rest ist so trivial, das wir noch gar nicht drüber nachgedacht haben.

Auf eine weitere wichtige Anwendung des neuen Materials, die gewissermaßen die Geschichte des ursprünglich für die Raumfahrt entwickelten Teflon nachempfindet, möchten wir noch hinweisen: Neutronium hat einen unbestreitbaren Vorteil als Verpackungsmaterial für Kartoffelchips, der unter anderem darauf beruht, dass die Tüte einen schwereren Eindruck vermittelt, ohne mehr Inhalt zu haben. Marktforschungen haben an den Tag gebracht, dass dieser Fortschritt von Kunden vor allem deshalb nicht verstanden wird, weil sich auf Neutronium keine Werbung anbringen oder allgemeiner überhaupt keine Farben aufdrucken lassen. Das aufgeschrumpfte Graphen ermöglicht es nun endlich, nicht nur gewöhnliche Farben, sondern Interferenzfarben, ja sogar Hologramme aufzubringen! Dazu wird einfach die Dotierungsdichte der π⁺ und π^--Mesonen räumlich variiert. Die resultierende stabile Ladungsinhomogenität kann die reflektierten Lichtwellen beugen, aufgrund der hohen erreichbaren Auflösung sogar bis in den Röntgenbereich hinein. Zweifellos ein großer Schritt für die Menschheit.