"Vi har laget verdens minste kjøleskap," sa Chris Regan, hovedforfatter av den nye artikkelen.
Imidlertid forklarer forskere at disse småenhetene er ikke kjøleskap i vanlig forstand - det er ingen dører eller containere. Men i større målestokk blir den samme teknologien brukt til å kjøle ned datamaskiner og andre elektroniske enheter, samt regulere temperaturer i fiberoptiske nettverk, og redusere bildestøy i high-end teleskoper og digitale kameraer.
Disse enhetene er opprettet ved å plassere toforskjellige halvledere mellom metalliserte plater fungerer på to måter. Ved oppvarming blir den ene siden varm mens den andre holder seg kjølig; denne temperaturforskjellen kan brukes til å generere strøm. I fremtiden kan lignende enheter brukes til å fange opp varmen fra bilens eksosgasser for å drive klimaanlegget.
Men denne prosessen kan også startes i omvendt retning.retning. Når elektrisk strøm tilføres enheten, blir den ene siden varm og den andre kald, slik at den kan tjene som en kjøleenhet. Denne avanserte teknologien kan en dag erstatte dampkompresjonssystemet i et ekte kjøleskap og holde for eksempel brus kald i det virkelige liv.
En standard termoelektrisk enhet som består av to halvledermaterialer klemt mellom metalliserte plater. Kreditt: Wikimedia Commons.
Å lage dine egne termoelektriske kjølereRegans team, som inkluderte seks UCLA-studenter, brukte to standard halvledermaterialer: vismut tellurid og antimon-vismut tellurid. De festet vanlig teip til biter av vanlig bulkmateriale, fjernet det og fjernet deretter tynne, enkeltstrengede flak fra materialet som fortsatt ble festet til båndet. Fra disse flakene laget de funksjonelle innretninger med en tykkelse på bare 100 nanometer og et totalt aktivt volum på omtrent 1 kubikkmeter, usynlig for det blotte øye.
“Vi har slått rekorden for de minstetermoelektrisk kjøleskap i verden mer enn ti tusen ganger, "- sa Xin Yi Lin, en av forfatterne av artikkelen og en tidligere student fra Reagan-forskningsgruppen.
Fokus på nanostrukturer -enheter med minst én størrelse i området 1 til 100 nanometer - Regan og teamet hans håper å oppdage nye måter å syntetisere mer effektive bulkmaterialer på.
Et annet særtrekk ved det "kjøleskapet" i nanostørrelse er at det kan reagere nesten umiddelbart.
"Når vi først har forstått hvordan termoelektriske kjølere fungerer på atom- og næratomnivå," forklarer Regan, "kan vi skalere til makronivå, der det er enda større fordel."
Dette er et bilde hentet ved hjelp avelektronmikroskop, viser to halvlederkjølere - ett flak av vismuttellurid og ett av antimon-vismuttellurid - overlappende i et mørkt område i midten der det meste av avkjølingen skjer. Små "prikker" — dette er indiumnanopartikler som teamet brukte som termometre. Kreditt: UCLA/Regan Group.
Måling av temperatur i så litenenheter er ikke en enkel oppgave. Optiske termometre har lav oppløsning ved så små skalaer, mens skanningssondemetoder krever spesialisert kostbart utstyr. Begge tilnærmingene krever omhyggelig kalibrering. Regan berømmet arbeidet til sine forskerstudenter med å utvikle og måle ytelsen til nanoskalaenheter.
Les også
I økosystemenes tid: hvordan IT-giganter blir til grensesnitt for hverdagen vår
Dommedagsbreen viste seg å være farligere enn forskere trodde. Vi forteller det viktigste
GitHub har erstattet begrepet "master" med en nøytral ekvivalent