„Am făcut cel mai mic frigider din lume”, a spus Chris Regan, autorul principal al noului articol.
Cu toate acestea, oamenii de știință explică faptul că aceste micidispozitivele nu sunt frigidere în sensul obișnuit - nu există uși sau containere. Dar la o scară mai mare, aceeași tehnologie este utilizată pentru răcirea calculatoarelor și a altor dispozitive electronice, precum și pentru reglarea temperaturilor în rețelele de fibră optică și pentru reducerea „zgomotului” imaginii în telescoapele de ultimă generație și camerele digitale.
Aceste dispozitive sunt create prin plasarea a douăsemiconductori diferiți între plăcile metalizate funcționează în două moduri. Când este încălzit, o parte se încălzește în timp ce cealaltă rămâne rece; această diferență de temperatură poate fi utilizată pentru a genera electricitate. În viitor, dispozitive similare pot fi utilizate pentru a captura căldura din gazele de eșapament ale unei mașini pentru a alimenta aparatul de aer condiționat.
Dar acest proces poate fi început și inversdirecţie. Când curentul electric este aplicat dispozitivului, o parte devine fierbinte și cealaltă rece, ceea ce îi permite să servească drept dispozitiv de răcire. Această tehnologie avansată ar putea într-o zi să înlocuiască sistemul de compresie a vaporilor într-un frigider real și să mențină soda rece în viața reală, de exemplu.
Un dispozitiv termoelectric standard, format din două materiale semiconductoare intercalate între plăci metalizate. Credit: Wikimedia Commons.
Pentru a vă crea propriile răcitoare termoelectriceEchipa lui Regan, care a inclus șase studenți UCLA, a folosit două materiale semiconductoare standard: telurid bismut și telurur antimoniu-bismut. Au atașat bandă obișnuită pe bucăți de material în vrac obișnuit, au îndepărtat-o și apoi au îndepărtat fulgi subțiri cu un singur fir din materialul care încă era aderat la bandă. Din aceste fulgi, au realizat dispozitive funcționale cu o grosime de numai 100 nanometri și un volum activ total de aproximativ 1 micrometru cub, invizibil cu ochiul liber.
„Am doborât recordul pentru cel mai micfrigider termoelectric în lume de peste zece mii de ori ", - a declarat Xin Yi Lin, unul dintre autorii articolului și fost student al grupului de cercetare Reagan.
Concentrarea pe nanostructuri -dispozitive cu cel puțin o dimensiune în intervalul de la 1 la 100 de nanometri - Regan și echipa sa speră să descopere noi modalități de a sintetiza materiale mai eficiente în vrac.
O altă caracteristică distinctivă a „frigiderului” de dimensiuni nano este că poate reacționa aproape instantaneu.
„Odată ce am înțeles modul în care funcționează răcitoarele termoelectrice la niveluri atomice și aproape atomice”, explică Regan, „putem scala până la nivelul macro, unde există un beneficiu și mai mare”.
Aceasta este o imagine obținută folosindmicroscop electronic, arată două răcitoare cu semiconductori - un fulg de telură de bismut și unul de telurură de antimoniu-bismut - suprapuse într-o zonă întunecată din centru unde are loc cea mai mare parte a răcirii. „Puncte” mici — acestea sunt nanoparticule de indiu pe care echipa le-a folosit ca termometre. Credit: UCLA/Regan Group.
Măsurarea temperaturii în minusculedispozitive nu este o sarcină ușoară. Termometrele optice au rezoluție scăzută la scări atât de mici, în timp ce metodele sondei de scanare necesită echipamente costisitoare specializate. Ambele abordări necesită o calibrare minuțioasă. Regan a lăudat munca studenților săi de cercetare în dezvoltarea și măsurarea performanței dispozitivelor la scară nano.
Citește și
În era ecosistemelor: modul în care giganții IT se transformă în interfețe ale vieții noastre de zi cu zi
Ghețarul Doomsday s-a dovedit a fi mai periculos decât credeau oamenii de știință. Spunem principalul lucru
GitHub a înlocuit termenul „master” cu un echivalent neutru