"יצרנו את המקרר הקטן ביותר בעולם", אמר כריס ריגן, המחבר הראשי של המאמר החדש.
עם זאת, מדענים מסבירים כי אלה זעיריםהמכשירים אינם מקררים במובן הרגיל - אין דלתות או מכולות. אך בקנה מידה גדול יותר, נעשה שימוש באותה טכנולוגיה לקירור מחשבים ומכשירים אלקטרוניים אחרים, כמו גם לוויסות טמפרטורות ברשתות סיבים אופטיים, ולהפחתת "רעשי תמונה" בטלסקופים יוקרתיים ובמצלמות דיגיטליות.
מכשירים אלה נוצרים על ידי הצבת שנייםמוליכים למחצה שונים בין הלוחות המתכתיים עובדים בשתי דרכים. כאשר הוא מחומם, צד אחד מתחמם ואילו השני נשאר קריר; ניתן להשתמש בהפרש טמפרטורה זה להפקת חשמל. בעתיד, מכשירים דומים עשויים לשמש ללכידת חום מגזי הפליטה של מכונית להפעלת המזגן שלה.
אך ניתן להתחיל בתהליך זה גם לאחורכיוון. כשמופעל זרם חשמלי על המכשיר, צד אחד הופך חם והשני קר, המאפשר לו לשמש מכשיר קירור. טכנולוגיה מתקדמת זו יכולה יום אחד להחליף את מערכת דחיסת האדים במקרר אמיתי ולהשאיר את סודה קרה בחיים האמיתיים, למשל.
מכשיר תרמו-אלקטרי סטנדרטי המורכב משני חומרים מוליכים למחצה דחוקים בין לוחות מתכתיים. קרדיט: Wikimedia Commons.
כדי ליצור מצננים תרמואלקטריים משלךהצוות של ריגן, שכלל שישה סטודנטים ב- UCLA, השתמש בשני חומרים מוליכים למחצה סטנדרטיים: ביסמוט טלוריד ואנטימון ביסמוט טלוריד. הם הצמידו סרט צינור רגיל לחתיכות חומר נפח רגיל, הסירו אותו ואז הסירו פתיתים חד-גדילים דקים מהחומר שעדיין נצמד לקלטת. מהפתיתים האלה הם יצרו מכשירים פונקציונליים בעובי של 100 ננומטר בלבד ונפח פעיל כולל של מיקרומטר קוב אחד, בלתי נראה לעין בלתי מזוינת.
"שברנו את השיא של הקטן ביותרמקרר תרמו-חשמלי בעולם יותר מעשרת אלפים פעמים, "- אמר שין יי לין, אחד ממחברי המאמר וסטודנט לשעבר של קבוצת המחקר רייגן.
התמקדות בננו-מבנים -מכשירים עם גודל אחד לפחות בטווח של 1 עד 100 ננומטר - ריגן והצוות שלו מקווים לגלות דרכים חדשות לסנתז חומרים יעילים יותר בתפזורת.
מאפיין בולט נוסף של "המקרר" בגודל הננו הוא שהוא יכול להגיב כמעט באופן מיידי.
"ברגע שנבין כיצד מצננים תרמו-אלקטריים פועלים ברמה האטומית וכמעט אטומית", מסביר רגן, "אנו יכולים להתמקד ברמת המאקרו, שם יש תועלת גדולה עוד יותר."
זוהי תמונה המתקבלת באמצעותמיקרוסקופ אלקטרונים, מציג שני מצננים מוליכים למחצה - פתית אחד של ביסמוט טלוריד ואחד של אנטימון-ביסמוט טלוריד - חופפים באזור חשוך במרכז בו מתרחשת מרבית ההתקררות. "נקודות" קטנות — אלה הם חלקיקי אינדיום שהצוות השתמש בהם כמדחום. קרדיט: UCLA/Regan Group.
מדידת טמפרטורה בזעיר כל כךמכשירים אינה משימה קלה. מדחומים אופטיים הם בעלי רזולוציה נמוכה בקנה מידה כה קטן, בעוד ששיטות סריקה של בדיקות דורשות ציוד יקר מיוחד. שתי הגישות דורשות כיול מדוקדק. ריגן שיבח את עבודתם של תלמידי המחקר שלו בפיתוח ומדידת ביצועים של מכשירים ננו.
קרא גם
בעידן המערכות האקולוגיות: כיצד ענקיות ה- IT הופכות לממשקים של חיי היומיום שלנו
קרחון יום הדין התגלה כמסוכן יותר ממה שחשבו המדענים. אנחנו מספרים את העיקר
GitHub החליף את המונח "מאסטר" במקבילה ניטרלית