ابتكر العلماء أصغر "ثلاجة" في العالم

وقال كريس ريجان، المؤلف الرئيسي للمقال الجديد: "لقد صنعنا أصغر ثلاجة في العالم".

بحث.

ومع ذلك ، أوضح العلماء أن هذه صغيرةالأجهزة ليست ثلاجات بالمعنى المعتاد - لا توجد أبواب أو حاويات. ولكن على نطاق أوسع ، تُستخدم نفس التقنية لتبريد أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى ، وكذلك لتنظيم درجات الحرارة في شبكات الألياف البصرية ، ولتقليل "ضوضاء" الصور في التلسكوبات والكاميرات الرقمية المتطورة.

يتم إنشاء هذه الأجهزة عن طريق وضع اثنينتعمل أشباه الموصلات المختلفة بين الصفائح المعدنية بطريقتين. عند التسخين ، يصبح جانب واحد ساخنًا بينما يظل الجانب الآخر باردًا ؛ يمكن استخدام هذا الاختلاف في درجة الحرارة لتوليد الكهرباء. في المستقبل ، يمكن استخدام أجهزة مماثلة لالتقاط الحرارة من غازات عادم السيارة لتشغيل مكيف الهواء الخاص بها.

ولكن يمكن أيضًا أن تبدأ هذه العملية في الاتجاه المعاكس.اتجاه. عند تطبيق تيار كهربائي على الجهاز ، يصبح أحد الجانبين ساخنًا والآخر باردًا ، مما يسمح له بالعمل كجهاز تبريد. يمكن لهذه التقنية المتقدمة أن تحل يومًا ما محل نظام ضغط البخار في ثلاجة حقيقية وتحافظ على برودة الصودا في الحياة الواقعية ، على سبيل المثال.

جهاز كهربائي حراري قياسي يتكون من مادتين من أشباه الموصلات محصورين بين ألواح معدنية. الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز.

لإنشاء مبردات كهروحرارية خاصة بكاستخدم فريق ريغان ، الذي تضمن ستة طلاب من جامعة كاليفورنيا ، مادتين من أشباه الموصلات القياسية: البزموت تيلورايد والأنتيمون - البزموت تيلورايد. قاموا بربط شريط عادي بقطع من المواد السائبة الشائعة ، ثم نزعوا عنها ، ثم أزالوا الرقائق الرفيعة أحادية الخيط من المادة التي لا تزال ملتصقة بالشريط. من هذه الرقائق ، صنعوا أجهزة وظيفية بسمك 100 نانومتر فقط وحجم نشط إجمالي يبلغ حوالي 1 ميكرومتر مكعب ، غير مرئي للعين المجردة.

"لقد حطمنا الرقم القياسي لأصغرثلاجة كهروحرارية في العالم أكثر من عشرة آلاف مرة "- قال شين يي لين ، أحد مؤلفي المقال وطالب سابق في مجموعة أبحاث ريغان.

التركيز على الهياكل النانوية -الأجهزة ذات حجم واحد على الأقل في نطاق 1 إلى 100 نانومتر - يأمل ريغان وفريقه في اكتشاف طرق جديدة لتجميع مواد سائبة أكثر كفاءة.

ميزة أخرى مميزة لـ "الثلاجة" بحجم النانو هي أنها يمكن أن تتفاعل على الفور تقريبًا.

يوضح ريجان: "بمجرد أن نفهم كيفية عمل المبردات الكهروحرارية على المستويين الذري والقريب من الذرة ، يمكننا التوسع إلى المستوى الكلي ، حيث توجد فائدة أكبر".

هذه هي الصورة التي تم الحصول عليها باستخدامالمجهر الإلكتروني يظهر مبردين من أشباه الموصلات -  شريحة واحدة من تيلوريد البزموت وواحدة من تيلوريد الأنتيمون-البزموت - متداخلة في منطقة مظلمة في المركز حيث يحدث معظم التبريد. "النقاط" الصغيرة — هذه هي جسيمات الإنديوم النانوية التي استخدمها الفريق كمقاييس حرارة. الائتمان: جامعة كاليفورنيا / مجموعة ريجان.

قياس درجة الحرارة في مثل هذه الصغيرةالأجهزة ليست مهمة سهلة. تتميز موازين الحرارة الضوئية بدقة منخفضة في مثل هذه المقاييس الصغيرة ، بينما تتطلب طرق مسبار المسح معدات متخصصة مكلفة. كلا النهجين يتطلب معايرة شاقة. وأشاد ريجان بعمل طلابه البحثيين في تطوير وقياس أداء الأجهزة النانوية.

اقرأ أيضا

في عصر النظم البيئية: كيف يتحول عمالقة تكنولوجيا المعلومات إلى واجهات في حياتنا اليومية

تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي

استبدل GitHub مصطلح "رئيسي" بمكافئ محايد