「私たちは世界最小の冷蔵庫を作りました」と新しい記事の筆頭著者であるクリス・リーガンは述べた。
しかし、科学者はこれらの小さなデバイスは通常の意味での冷蔵庫ではありません-ドアやコンテナはありません。しかし、より大規模な場合、同じテクノロジーがコンピューターやその他の電子機器の冷却、光ファイバーネットワークの温度調整、ハイエンド望遠鏡やデジタルカメラの画像の「ノイズ」の低減に使用されています。
これらのデバイスは、2つ配置することによって作成されます金属化プレート間の異なる半導体は、2つの方法で機能します。加熱すると、一方が熱くなり、もう一方は冷たくなります。この温度差を利用して発電することができます。将来的には、同様のデバイスを使用して、自動車の排気ガスから熱を取り込み、エアコンに電力を供給する可能性があります。
ただし、このプロセスは逆に開始することもできます方向。デバイスに電流を流すと、一方が高温になり、もう一方が低温になり、冷却装置として機能します。この高度な技術は、いつの日か、実際の冷蔵庫の蒸気圧縮システムに取って代わり、実際の生活でソーダを冷たく保つことができます。
金属化されたプレートの間に挟まれた2つの半導体材料からなる標準的な熱電装置。クレジット：ウィキメディアコモンズ。
独自の熱電冷却器を作成するには6人のUCLA学生を含むリーガンのチームは、2つの標準的な半導体材料を使用しました：テルル化ビスマスとテルル化アンチモンビスマス。彼らは通常のダクトテープを通常のバルク材料の断片に取り付け、それを取り除き、次にテープにまだ付着している材料から薄い一本鎖フレークを取り除いた。これらのフレークから、厚さがわずか100ナノメートル、総有効体積が約1立方マイクロメートルで、肉眼では見えない機能デバイスを作成しました。
「私たちは最小の記録を破りました世界で1万回以上の熱電冷蔵庫」-記事の著者の1人でレーガン研究グループの元学生であるXinYiLin氏は述べています。
ナノ構造に注目して -1 ～ 100 ナノメートルの範囲のサイズを少なくとも 1 つ持つデバイス - リーガンと彼のチームは、より効率的なバルク材料を合成する新しい方法を発見したいと考えています。
ナノサイズの「冷蔵庫」のもう1つの際立った特徴は、ほぼ瞬時に反応できることです。
「熱電クーラーが原子レベルおよび原子レベルでどのように機能するかを理解したら、さらに大きなメリットがあるマクロレベルにスケーリングできます」とReganは説明します。
を使用して取得した画像です電子顕微鏡、2 つの半導体クーラーを示します - テルル化ビスマスのフレークとテルル化アンチモンビスマスのフレークが 1 つずつあり、ほとんどの冷却が起こる中央の暗い領域で重なり合っています。小さな「ドット」—これらは、研究チームが温度計として使用したインジウムのナノ粒子です。クレジット: UCLA/Regan Group。
そのような小さな温度を測定するデバイスは簡単な作業ではありません。光学式温度計は、このような小規模では解像度が低くなりますが、スキャンプローブ方式では、特殊な高価な機器が必要になります。どちらのアプローチでも、入念な校正が必要です。 Reganは、ナノスケールデバイスの性能の開発と測定における研究生の研究を賞賛しました。
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