Фізики створили найменший у світі холодильник

Темна область в центрі фото-місце перетину пластин з різних напівпровідників. Знімок отриманий за допомогою електронного мікроскопа.
Темна область в центрі фото-місце перетину пластин з різних напівпровідників. Знімок отриманий за допомогою електронного мікроскопа.
Вчені з США створили пристрій, який вони називають найменшим холодильником у світі. Його неможливо побачити неозброєним оком, і тим не менш він може знижувати температуру на десятки градусів Цельсія майже миттєво.

Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі ACS Nano.

Принцип дії нового пристрою добре знайомий фізикам. Воно являє собою так звану термопару.

Пояснивши. Система складається з двох пластин, виготовлених з різних напівпровідників (в даному випадку це телурид вісмуту і телурид сурми-вісмуту). Пластини з'єднані між собою одним кінцем.

Ілюстрація UCLA/Regan Group.

Якщо створити різницю температур між пластинами (наприклад, одну нагріти, а другу залишити холодною), то між ними потече електричний струм. Цей ефект часто використовується в електронних термометрах. Але його можна використовувати і "у зворотний бік". Якщо пустити через систему струм, то одна з пластин буде охолоджуватися, перетворюючи пристрій в своєрідний холодильник.

Такі охолоджувачі давно використовуються для зниження температури електроніки. Але вони ще ніколи не були настільки мікроскопічними. Обсяг нового холодильника-близько одного кубічного мікрометра, так що поставити в нього каструлю з супом ніяк не вийде. Якби такі пристрої росли у нас на руках з тією ж швидкістю, що і нігті, то кожен палець виробляв би більше п'яти тисяч штук в секунду.

Настільки малий обсяг визначається тим, що кожна пластина в новій термопарі являє собою окремий кристал, що має товщину менше 0,1 мікрометра.

Дослідники використовували для отримання таких кристалів звичайний канцелярський скотч. Приклеївши його до об'ємного матеріалу, вони змогли зняти з нього мікроскопічні лусочки речовини. (До слова, такий же підхід свого часу дозволив отримати графен.)

"Ми створили найменший холодильник у світі, - стверджує Кріс Ріген (Chris Regan) з Каліфорнійського університету в Лос-Анжелесі.

Дійсно, новий пристрій менше попереднього найменшого в світі термоелектричного охолоджувача в десять тисяч разів (!).

Незважаючи на скромні розміри, система цілком помітно знижує свою температуру. В експериментах вона охолоджувалася на 17-25 градусів Цельсія.

Правда, переконатися в цьому було непросто. Стандартні методи вимірювання температури не підходять для настільки крихітних пристроїв. Тому вченим довелося придумати новий підхід.

До кожної з двох пластин вони прикріпили кристали Індія і за допомогою електронного мікроскопа спостерігали, як він стискається при охолодженні і розширюється при нагріванні. Це і дозволило їм розрахувати температуру.

Крім того, фахівці розрізнили в оптичний мікроскоп мікрокраплі роси, що осіли на перетині пластин термопари, як тільки вона стала досить холодною.

Отже, найменший в світі холодильник успішно працює. Ура! А що з ним передбачається робити? Поставити в будинок на кінчику оптичного волокна?

Зрозуміло, охолоджувач такого розміру важко придумати практичне застосування. Але фахівці вважають, що він може прокласти дорогу революційним рефрижераторам і нагрівачам цілком помітних масштабів.

Термопари не використовуються в побутових холодильниках, тому що вони недостатньо ефективні для цього. Принаймні, якщо охолоджуюча пластина має помітний розмір. Однак набір "мікрохолодильників", об'єднаний в один великий охолоджувач, може працювати набагато ефективніше.

"Як тільки ми зрозуміємо, як термоелектричні охолоджувачі працюють на атомному і майже на атомному рівнях, ми зможемо масштабувати їх до макрорівня, що дасть великий виграш [в ефективності]", - зазначає Ріген.

Переглядів: 2730
Коментувати:
Введіть цифри



Ми в соцмережах:

♥ В "Закладки"
Популярне

























QRcode Наш Топ-100
Новини тижня (стрічка новин)
Смачні рецепти страв
Корисні штуки
Музика для відпочинку:
 
Архив
Інтереcно - (С) 2020 Всі права збережено
Використання будь-яких матеріалів, розміщених на сайті, дозволяється за умови посилання на Інтереcно обов'язково.