"Abbiamo realizzato il frigorifero più piccolo del mondo", ha affermato Chris Regan, autore principale del nuovo articolo.
Tuttavia, gli scienziati spiegano che questi piccoli filei dispositivi non sono frigoriferi nel senso comune del termine - non ci sono porte o contenitori. Ma su scala più ampia, la stessa tecnologia viene utilizzata per raffreddare computer e altri dispositivi elettronici, nonché per regolare la temperatura nelle reti in fibra ottica e ridurre il "rumore" dell'immagine in telescopi e fotocamere digitali di fascia alta.
Questi dispositivi vengono creati posizionandone duesemiconduttori diversi tra piastre metallizzate funzionano in due modi. Quando viene riscaldato, un lato si riscalda mentre l'altro rimane freddo; questa differenza di temperatura può essere utilizzata per generare elettricità. In futuro, dispositivi simili potrebbero essere utilizzati per catturare il calore dai gas di scarico di un'auto per alimentare il suo condizionatore d'aria.
Ma questo processo può anche essere avviato al contrariodirezione. Quando la corrente elettrica viene applicata al dispositivo, un lato diventa caldo e l'altro freddo, consentendogli di fungere da dispositivo di raffreddamento. Questa tecnologia avanzata potrebbe un giorno sostituire il sistema di compressione del vapore in un vero frigorifero e mantenere fredda la soda nella vita reale, per esempio.
Un dispositivo termoelettrico standard costituito da due materiali semiconduttori inseriti tra piastre metallizzate. Credito: Wikimedia Commons.
Per creare i propri refrigeratori termoelettriciIl team di Regan, che comprendeva sei studenti della UCLA, ha utilizzato due materiali semiconduttori standard: tellururo di bismuto e tellururo di antimonio-bismuto. Hanno attaccato del nastro regolare a pezzi di materiale sfuso comune, l'hanno rimosso e quindi rimosso sottili fiocchi a filo singolo dal materiale ancora aderito al nastro. Da questi fiocchi, hanno realizzato dispositivi funzionali con uno spessore di soli 100 nanometri e un volume attivo totale di circa 1 micrometro cubo, invisibile ad occhio nudo.
“Abbiamo battuto il record per i più piccolifrigorifero termoelettrico nel mondo più di diecimila volte ", - ha detto Xin Yi Lin, uno degli autori dell'articolo ed ex studente del gruppo di ricerca Reagan.
Focus sulle nanostrutture -dispositivi con almeno una dimensione compresa tra 1 e 100 nanometri: Regan e il suo team sperano di scoprire nuovi modi per sintetizzare materiali sfusi più efficienti.
Un'altra caratteristica distintiva del "frigorifero" di dimensioni nanometriche è che può reagire quasi istantaneamente.
"Una volta capito come funzionano i refrigeratori termoelettrici a livello atomico e quasi atomico", spiega Regan, "possiamo scalare al livello macro, dove c'è un vantaggio ancora maggiore".
Questa è un'immagine ottenuta utilizzandomicroscopio elettronico, mostra due refrigeratori per semiconduttori - un fiocco di tellururo di bismuto e uno di tellururo di antimonio-bismuto - sovrapposti in un'area scura al centro dove avviene la maggior parte del raffreddamento. Piccoli "punti" — si tratta di nanoparticelle di indio che il team ha utilizzato come termometri. Credito: UCLA/Gruppo Regan.
Misurare la temperatura in così minuscolodispositivi non è un compito facile. I termometri ottici hanno una bassa risoluzione su scale così piccole, mentre i metodi di scansione con sonda richiedono attrezzature costose specializzate. Entrambi gli approcci richiedono un'accurata calibrazione. Regan ha elogiato il lavoro dei suoi studenti di ricerca nello sviluppo e nella misurazione delle prestazioni dei dispositivi su nanoscala.
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