„Направихме най-малкия хладилник в света“, каза Крис Ригън, водещ автор на новата статия.
Въпреки това, учените обясняват, че тези малкиустройствата не са хладилници в обичайния смисъл - няма врати или контейнери. Но в по-голям мащаб същата технология се използва за охлаждане на компютри и други електронни устройства, както и за регулиране на температурите в оптичните мрежи и за намаляване на "шума" на изображението във високи телескопи и цифрови фотоапарати.
Тези устройства, създадени чрез поставяне на дверазлични полупроводници между метализираните плочи работят по два начина. При нагряване едната страна се нагрява, докато другата остава хладна; тази температурна разлика може да се използва за генериране на електричество. В бъдеще подобни устройства могат да се използват за улавяне на топлина от отработените газове на автомобила за захранване на климатика му.
Но този процес може да бъде стартиран и обратнопосока. Когато към устройството се подаде електрически ток, едната страна става гореща, а другата студена, което му позволява да служи като охлаждащо устройство. Тази усъвършенствана технология може един ден да замени системата за компресия на пари в истински хладилник и да запази содата студена в реалния живот, например.
Стандартно термоелектрическо устройство, състоящо се от два полупроводникови материала, поставени между метализирани плочи. Кредит: Wikimedia Commons.
За да създадете свои собствени термоелектрически охладителиЕкипът на Ригън, който включваше шестима студенти от UCLA, използва два стандартни полупроводникови материала: бисмутов телурид и антимон-бисмутов телурид. Те прикрепиха обикновена лента към парчета от обикновен насипен материал, отстраниха я и след това отстраниха тънки едноверижни люспи от материала, все още залепнали върху лентата. От тези люспи те направиха функционални устройства с дебелина само 100 нанометра и с общ активен обем от около 1 кубичен микрометър, невидими с просто око.
„Почупихме рекорда за най-малкитетермоелектрически хладилник в света повече от десет хиляди пъти ”, - каза Син И Лин, един от авторите на статията и бивш студент на изследователската група на Рейгън.
Фокусиране върху наноструктурите -устройства с поне един размер в диапазона от 1 до 100 нанометра - Ригън и неговият екип се надяват да открият нови начини за синтезиране на по-ефективни насипни материали.
Друга отличителна черта на наноразмерния „хладилник“ е, че той може да реагира почти моментално.
„След като разберем как термоелектрическите охладители работят на атомно и почти атомно ниво,“ обяснява Ригън, „можем да мащабираме до макро ниво, където има още по-голяма полза.“
Това е изображение, получено с помощта наелектронен микроскоп, показва два полупроводникови охладителя - една люспа от бисмутов телурид и една от антимон-бисмутов телурид - припокриващи се в тъмна област в центъра, където се случва по-голямата част от охлаждането. Малки "точици" — това са индиеви наночастици, които екипът използва като термометри. Кредит: UCLA/Regan Group.
Измерване на температурата в такава малкаустройства не е лесна задача. Оптичните термометри имат ниска разделителна способност при толкова малки мащаби, докато методите за сканиране на сонди изискват специализирано скъпо оборудване. И двата подхода изискват старателно калибриране. Ригън похвали работата на своите студенти изследователи при разработването и измерването на ефективността на наномащабните устройства.
Прочетете също
В ерата на екосистемите: как ИТ гигантите се превръщат в интерфейси на нашето ежедневие
Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното
GitHub замени термина "master" с неутрален еквивалент