"Ми зробили найменший холодильник у світі", - заявив Кріс Ріган, провідний автор статті про нове
Однак, вчені пояснюють, ці крихітніпристрою не є холодильниками в звичайному розумінні - тут немає дверей або контейнерів. Але в більших масштабах та ж технологія використовується для охолодження комп'ютерів і інших електронних пристроїв, а також для регулювання температури в оптоволоконних мережах і для зменшення «шуму» зображення в телескопах вищого класу і цифрових камерах.
Ці пристрої, створені шляхом розміщення двохрізних напівпровідників між металізованими пластинами, працюють двома способами. При нагріванні одна сторона стає гарячою, а інша залишається прохолодною; цю різницю температур можна використовувати для вироблення електроенергії. В майбутньому аналогічні пристрої можуть використовуватися для уловлювання тепла з вихлопних газів автомобіля для живлення його кондиціонера.
Але цей процес також можна запустити в зворотномунапрямку. Коли до пристрою подається електричний струм, одна сторона стає гарячою, а інша - холодної, що дозволяє йому служити в якості охолоджуючого пристрою. Ця розширена технологія може одного разу замінити систему стиснення пари в реальному холодильнику і зберегти, наприклад, газовану воду холодної в реальному житті.
Стандартне термоелектричне пристрій, що складається з двох напівпровідникових матеріалів, затиснутих між металізованими пластинами. Надано: Wikimedia Commons.
Для створення своїх термоелектричних охолоджувачівкоманда Рігана, до якої увійшли шість студентів UCLA, використовувала два стандартних напівпровідникових матеріалу: телурид вісмуту і теллурид сурми-вісмуту. Вони прикріпили звичайний скотч до шматків звичайного сипучого матеріалу, зняли його, а потім витягли тонкі однокістальние пластівці з матеріалу, все ще прилип до стрічки. З цих пластівців вони зробили функціональні пристрої товщиною всього 100 нанометрів і загальним активним об'ємом близько 1 кубічного мікрометра, невидимі неозброєним оком.
«Ми побили рекорд самого маленькоготермоелектричного холодильника в світі більш ніж в десять тисяч разів », - заявив Синь І Лін, один з авторів статті і колишній студент дослідницької групи Рейгана.
Зосередивши увагу на наноструктурахприладах принаймні з одним розміром в діапазоні від 1 до 100 нанометрів — Ріган та його команда сподіваються відкрити нові способи синтезу більш ефективних об'ємних матеріалів.
Ще одна відмінна риса нанорозмірного «холодильника» - то, що він може реагувати практично миттєво.
«Як тільки ми зрозуміємо, як термоелектричні охолоджувачі працюють на атомному і майже атомному рівнях, - пояснює Ріган, - ми зможемо масштабироваться до макрорівня, де є ще велика вигода».
Це зображення, отримане за допомогоюелектронного мікроскопа, показує два напівпровідники охолоджувача - одну лусочку телуриду вісмуту і одну - телуриду сурми-вісмуту - що перекриваються в темній області в центрі, де відбувається більша частина охолодження. Маленькі "крапки" & # 8212; це наночастинки індію, які команда використовувала як термометри. Надано: UCLA / Regan Group.
Вимірювання температури в таких крихітнихпристроях - непросте завдання. Оптичні термометри мають низький дозвіл при таких малих масштабах, в той час як методи скануючого зонда вимагають спеціалізованого дорогого устаткування. Обидва підходи вимагають кропіткої калібрування. Ріган високо оцінив роботу своїх учнів-дослідників з розробки і вимірювання продуктивності нанорозмірних пристроїв.
Читати також
В епоху екосистем: як ІТ-гіганти перетворюються в інтерфейси нашого побуту
Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне
GitHub замінив термін «майстер» на нейтральний аналог