นักวิทยาศาสตร์ได้สร้าง "ตู้เย็น" ที่เล็กที่สุดในโลก

“เราสร้างตู้เย็นที่เล็กที่สุดในโลก” Chris Regan ผู้เขียนหลักของบทความใหม่กล่าว

วิจัย.

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าสิ่งเล็ก ๆ เหล่านี้อุปกรณ์ดังกล่าวไม่ใช่ตู้เย็นตามปกติ - ไม่มีประตูหรือภาชนะบรรจุ แต่ในระดับที่ใหญ่กว่านั้นเทคโนโลยีเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้เพื่อทำให้คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เย็นลงตลอดจนควบคุมอุณหภูมิในเครือข่ายใยแก้วนำแสงและลด "สัญญาณรบกวน" ของภาพในกล้องโทรทรรศน์ระดับไฮเอนด์และกล้องดิจิทัล

อุปกรณ์เหล่านี้สร้างขึ้นโดยการวางสองตัวสารกึ่งตัวนำที่แตกต่างกันระหว่างแผ่นโลหะทำงานได้สองวิธี เมื่อถูกความร้อนด้านหนึ่งจะร้อนในขณะที่อีกด้านหนึ่งยังคงเย็นอยู่ ความแตกต่างของอุณหภูมินี้สามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ในอนาคตอาจมีการใช้อุปกรณ์ที่คล้ายกันเพื่อดักจับความร้อนจากก๊าซไอเสียของรถยนต์เพื่อเปิดเครื่องปรับอากาศ

แต่กระบวนการนี้สามารถเริ่มต้นในลักษณะย้อนกลับได้เช่นกันทิศทาง. เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์ด้านหนึ่งจะร้อนและอีกด้านเย็นซึ่งทำให้สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ระบายความร้อนได้ เทคโนโลยีขั้นสูงนี้สามารถแทนที่ระบบอัดไอในตู้เย็นจริงและทำให้โซดาเย็นได้ในชีวิตจริงเช่น

อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกมาตรฐานประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สองชิ้นที่คั่นกลางระหว่างแผ่นโลหะ เครดิต: Wikimedia Commons

เพื่อสร้างเทอร์โมอิเล็กทริกคูลเลอร์ของคุณเองทีมนักศึกษา UCLA หกคนของ Regan ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์มาตรฐานสองชนิด ได้แก่ บิสมัทเทลลูไรด์และเทลลูไรด์พลวง - บิสมัท พวกเขาติดเทปพันสายไฟธรรมดาเข้ากับชิ้นส่วนของวัสดุเทกองธรรมดาแกะออกแล้วลอกเกล็ดเส้นเดียวบาง ๆ ออกจากวัสดุที่ยังติดอยู่กับเทป จากเกล็ดเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์ที่ใช้งานได้มีความหนาเพียง 100 นาโนเมตรและมีปริมาตรรวมประมาณ 1 ลูกบาศก์ไมโครเมตรซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

“ เราทำลายสถิติที่เล็กที่สุดตู้เย็นเทอร์โมอิเล็กทริกในโลกมากกว่าหมื่นเท่า” ซินยี่หลินหนึ่งในผู้เขียนบทความและอดีตนักศึกษาของกลุ่มวิจัยเรแกนกล่าว

มุ่งเน้นไปที่โครงสร้างนาโน -อุปกรณ์ที่มีขนาดอย่างน้อยหนึ่งขนาดในช่วง 1 ถึง 100 นาโนเมตร - Regan และทีมงานของเขาหวังว่าจะค้นพบวิธีใหม่ในการสังเคราะห์วัสดุเทกองที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ลักษณะเด่นอีกอย่างของ "ตู้เย็น" ขนาดนาโนคือสามารถตอบสนองได้แทบจะในทันที

“ เมื่อเราเข้าใจแล้วว่าเครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกทำงานอย่างไรในระดับอะตอมและระดับใกล้อะตอม” Regan อธิบาย“ เราสามารถปรับขนาดเป็นระดับมหภาคซึ่งจะมีประโยชน์มากยิ่งขึ้น”

นี่คือภาพที่ได้มาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แสดงเครื่องทำความเย็นเซมิคอนดักเตอร์สองตัว -  เกล็ดบิสมัทเทลลูไรด์ 1 เกล็ด และพลวง-บิสมัท เทลลูไรด์ 1 เกล็ด ซึ่งซ้อนทับกันในพื้นที่มืดตรงกลางซึ่งการระบายความร้อนส่วนใหญ่เกิดขึ้น "จุด" เล็ก ๆ — เหล่านี้เป็นอนุภาคนาโนอินเดียมที่ทีมงานใช้เป็นเทอร์โมมิเตอร์ ที่มา: UCLA/Regan Group

การวัดอุณหภูมิในขนาดเล็กเช่นนี้อุปกรณ์ไม่ใช่เรื่องง่าย เครื่องวัดอุณหภูมิแบบออปติคอลมีความละเอียดต่ำที่เครื่องชั่งขนาดเล็กเช่นนี้ในขณะที่วิธีการตรวจสอบการสแกนต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพง ทั้งสองวิธีต้องการการสอบเทียบอย่างระมัดระวัง Regan ยกย่องผลงานของนักศึกษาวิจัยของเขาในการพัฒนาและวัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์นาโน

อ่านยัง

ในยุคของระบบนิเวศ: ยักษ์ใหญ่ด้านไอทีเปลี่ยนมาเป็นส่วนต่อประสานในชีวิตประจำวันของเราได้อย่างไร

ธารน้ำแข็ง Doomsday กลายเป็นอันตรายมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิด เราบอกสิ่งสำคัญ

GitHub ได้แทนที่คำว่า "master" ด้วยความเป็นกลาง