luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Categories:

Ученые создали самый маленький в мире «холодильник»



Команде исследователей, возглавляемой профессором физики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Крисом Риганом, удалось создать термоэлектрические охладители толщиной в 100 нанометров — примерно одну десятимиллионную часть метра. Кроме того, они разработали инновационный метод измерения охлаждающей способности новых установок. Результаты публикует журнал ACS Nano.

«Мы сделали самый маленький холодильник в мире», — заявил Крис Риган, ведущий автор статьи о новом исследовании.

Однако, ученые объясняют, эти крохотные устройства не являются холодильниками в обычном понимании — здесь нет дверей или контейнеров. Но в более крупных масштабах та же технология используется для охлаждения компьютеров и других электронных устройств, а также для регулирования температуры в оптоволоконных сетях и для уменьшения «шума» изображения в телескопах высшего класса и цифровых камерах.

Эти устройства, созданные путем размещения двух разных полупроводников между металлизированными пластинами, работают двумя способами. При нагревании одна сторона становится горячей, а другая остается прохладной; эту разницу температур можно использовать для выработки электроэнергии. В будущем аналогичные устройства могут использоваться для улавливания тепла из выхлопных газов автомобиля для питания его кондиционера.

Но этот процесс также можно запустить в обратном направлении. Когда к устройству подается электрический ток , одна сторона становится горячей, а другая — холодной, что позволяет ему служить в качестве охлаждающего устройства. Эта расширенная технология может однажды заменить систему сжатия пара в реальном холодильнике и сохранить, например, газировку холодной в реальной жизни.


Стандартное термоэлектрическое устройство, состоящее из двух полупроводниковых материалов, зажатых между металлизированными пластинами. Предоставлено: Wikimedia Commons.

Для создания своих термоэлектрических охладителей команда Ригана, в которую вошли шесть студентов UCLA, использовала два стандартных полупроводниковых материала: теллурид висмута и теллурид сурьмы-висмута. Они прикрепили обычный скотч к кускам обычного сыпучего материала, сняли его, а затем извлекли тонкие однокистальные хлопья из материала, все еще прилипшего к ленте. Из этих хлопьев они сделали функциональные устройства толщиной всего 100 нанометров и общим активным объемом около 1 кубического микрометра, невидимые невооруженным глазом.

«Мы побили рекорд самого маленького термоэлектрического холодильника в мире более чем в десять тысяч раз», — заявил Синь И Лин, один из авторов статьи и бывший студент исследовательской группы Рейгана.

Сосредоточив внимание на наноструктурах — устройствах, по крайней мере, с одним размером в диапазоне от 1 до 100 нанометров — Риган и его команда надеются открыть новые способы синтеза более эффективных объемных материалов.

Еще одна отличительная черта наноразмерного «холодильника» — то, что он может реагировать практически мгновенно.

«Как только мы поймем, как термоэлектрические охладители работают на атомном и почти атомном уровнях, — объясняет Риган, — мы сможем масштабироваться до макроуровня, где есть еще большая выгода».


Это изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, показывает два полупроводника охладителя — одну чешуйку теллурида висмута и одну — теллурида сурьмы-висмута — перекрывающиеся в темной области в центре, где происходит большая часть охлаждения. Маленькие «точки» — это наночастицы индия, которые команда использовала в качестве термометров. Предоставлено: UCLA / Regan Group.

Измерение температуры в таких крошечных устройствах — непростая задача. Оптические термометры имеют низкое разрешение при таких малых масштабах, в то время как методы сканирующего зонда требуют специализированного дорогостоящего оборудования. Оба подхода требуют кропотливой калибровки. Риган высоко оценил работу своих учеников-исследователей по разработке и измерению производительности наноразмерных устройств.

Tags: технологии
Subscribe

Posts from This Journal “технологии” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 11
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment