"Vi har lavet verdens mindste køleskab," sagde Chris Regan, hovedforfatter af den nye artikel.
Men forskere forklarer, at disse småenhederne er ikke køleskabe i den sædvanlige forstand - der er ingen døre eller containere. Men i større målestok bruges den samme teknologi til at afkøle computere og andre elektroniske enheder samt til at regulere temperaturer i fiberoptiske netværk og til at reducere billedstøj i avancerede teleskoper og digitale kameraer.
Disse enheder oprettes ved at placere toforskellige halvledere mellem de metalliserede plader fungerer på to måder. Ved opvarmning bliver den ene side varm, mens den anden forbliver kølig; denne temperaturforskel kan bruges til at generere elektricitet. I fremtiden kan lignende enheder bruges til at fange varme fra bilens udstødningsgasser til at drive dets klimaanlæg.
Men denne proces kan også startes i omvendt retningretning. Når der tilføres elektrisk strøm til enheden, bliver den ene side varm og den anden kold, hvilket gør det muligt at fungere som en køleenhed. Denne avancerede teknologi kunne en dag erstatte dampkomprimeringssystemet i et ægte køleskab og f.eks. Holde sodavand koldt i det virkelige liv.
En standard termoelektrisk enhed bestående af to halvledermaterialer klemt mellem metalliserede plader. Kredit: Wikimedia Commons.
At skabe dine egne termoelektriske kølereRegans hold, der omfattede seks UCLA-studerende, brugte to standard halvledermaterialer: bismuth telluride og antimon-bismuth telluride. De fastgjorde regelmæssigt tape til stykker af almindeligt bulkmateriale, fjernede det og fjernede derefter tynde enkeltstrengede flager fra det materiale, der stadig var klæbet til båndet. Fra disse flager lavede de funktionelle enheder med en tykkelse på kun 100 nanometer og et samlet aktivt volumen på ca. 1 kubikmeter, usynligt for det blotte øje.
”Vi har slået rekorden for den mindstetermoelektrisk køleskab i verden mere end ti tusind gange, "- sagde Xin Yi Lin, en af forfatterne til artiklen og en tidligere studerende fra Reagan-forskningsgruppen.
Fokus på nanostrukturer -enheder med mindst én størrelse i området fra 1 til 100 nanometer - Regan og hans team håber at opdage nye måder at syntetisere mere effektive bulkmaterialer på.
Et andet kendetegn ved "køleskabet" i nanostørrelse er, at det kan reagere næsten øjeblikkeligt.
"Når vi først har forstået, hvordan termoelektriske kølere fungerer på atom- og næsten-atomniveau," forklarer Regan, "kan vi skalere til makroniveau, hvor der er endnu større fordel."
Dette er et billede opnået vhaelektronmikroskop, viser to halvlederkølere - en flage af bismuthtellurid og en af antimon-bismuttellurid - overlappende i et mørkt område i midten, hvor det meste af afkølingen finder sted. Små "prikker" — disse er indium-nanopartikler, som holdet brugte som termometre. Kredit: UCLA/Regan Group.
Måling af temperatur i så lilleenheder er ikke en let opgave. Optiske termometre har lav opløsning ved sådanne små skalaer, mens scanningssondemetoder kræver specialudstyr. Begge tilgange kræver omhyggelig kalibrering. Regan roste hans forskerstudenters arbejde med at udvikle og måle ydeevnen for nanoskalaenheder.
Læs også
I økosystemernes æra: hvordan it-giganter bliver til grænseflader i vores hverdag
Dommedagsbreen viste sig at være farligere end forskere troede. Vi fortæller det vigtigste
GitHub har erstattet udtrykket "master" med en neutral ækvivalent