« Nous avons fabriqué le plus petit réfrigérateur au monde », a déclaré Chris Regan, auteur principal du nouvel article.
Cependant, les scientifiques expliquent que ces minusculesles appareils ne sont pas des réfrigérateurs au sens habituel du terme - il n'y a ni portes ni conteneurs. Mais à plus grande échelle, la même technologie est utilisée pour refroidir les ordinateurs et autres appareils électroniques, ainsi que pour réguler les températures dans les réseaux de fibre optique et pour réduire le «bruit» d'image dans les télescopes et appareils photo numériques haut de gamme.
Ces appareils, créés en plaçant deuxdifférents semi-conducteurs entre les plaques métallisées fonctionnent de deux manières. Lorsqu'il est chauffé, un côté devient chaud tandis que l'autre reste frais; cette différence de température peut être utilisée pour produire de l'électricité. À l'avenir, des dispositifs similaires pourraient être utilisés pour capter la chaleur des gaz d'échappement d'une voiture pour alimenter son climatiseur.
Mais ce processus peut aussi être démarré à l'enversdirection. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'appareil, un côté devient chaud et l'autre froid, ce qui lui permet de servir de dispositif de refroidissement. Cette technologie de pointe pourrait un jour remplacer le système de compression de vapeur dans un vrai réfrigérateur et garder la soude froide dans la vraie vie, par exemple.
Un dispositif thermoélectrique standard composé de deux matériaux semi-conducteurs pris en sandwich entre des plaques métallisées. Crédit: Wikimedia Commons.
Pour créer vos propres glacières thermoélectriquesL'équipe de Regan, qui comprenait six étudiants de l'UCLA, a utilisé deux matériaux semi-conducteurs standard: le tellurure de bismuth et le tellurure d'antimoine-bismuth. Ils ont attaché du ruban ordinaire à des morceaux de matériau en vrac commun, l'ont enlevé, puis ont enlevé de minces flocons monocaténaires du matériau encore adhérent au ruban. À partir de ces paillettes, ils ont fabriqué des dispositifs fonctionnels de seulement 100 nanomètres d'épaisseur et d'un volume actif total d'environ 1 micromètre cube, invisibles à l'œil nu.
«Nous avons battu le record du plus petitréfrigérateur thermoélectrique dans le monde plus de dix mille fois ", - a déclaré Xin Yi Lin, l'un des auteurs de l'article et un ancien étudiant du groupe de recherche Reagan.
Focus sur les nanostructures -dispositifs avec au moins une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres - Regan et son équipe espèrent découvrir de nouvelles façons de synthétiser des matériaux en vrac plus efficaces.
Une autre caractéristique distinctive du «réfrigérateur» de taille nanométrique est qu'il peut réagir presque instantanément.
«Une fois que nous comprenons comment les refroidisseurs thermoélectriques fonctionnent aux niveaux atomique et quasi atomique», explique Regan, «nous pouvons évoluer au niveau macro, où les avantages sont encore plus grands.»
Il s'agit d'une image obtenue en utilisantau microscope électronique, montre deux refroidisseurs de semi-conducteurs - un flocon de tellurure de bismuth et un de tellurure d'antimoine-bismuth - se chevauchant dans une zone sombre au centre où se produit la majeure partie du refroidissement. Petits "points" — ce sont des nanoparticules d'indium que l'équipe a utilisées comme thermomètres. Crédit : UCLA/Groupe Regan.
Mesurer la température dans un si petitn'est pas une tâche facile. Les thermomètres optiques ont une faible résolution à de si petites échelles, tandis que les méthodes de sonde à balayage nécessitent un équipement spécialisé coûteux. Les deux approches nécessitent un étalonnage minutieux. Regan a salué le travail de ses étudiants de recherche dans le développement et la mesure de la performance des appareils à l'échelle nanométrique.
Lisez aussi
À l'ère des écosystèmes: comment les géants de l'informatique se transforment en interfaces de notre vie quotidienne
Le glacier Doomsday s'est avéré plus dangereux que les scientifiques ne le pensaient. Nous disons l'essentiel
GitHub a remplacé le terme «maître» par un équivalent neutre