Для широкой публики, лазеры объекты тепло. И вообще, это было бы правильно.
Но лазеры также показывают, обещают сделать как раз наоборот, чтобы охладить материалы. Лазеры, что может охладить материалы могут произвести революцию в различных областях, начиная от био-визуализации в квантовой связи.
В 2015 году, Университет штата Вашингтон исследователи объявили, что они могут использовать лазер для охлаждения воды и других жидкостей при температуре ниже комнатной. Теперь же команда использовала аналогичный подход, чтобы что-то охладить совершенно разные: твердый полупроводник. Как команда показывает в статье, опубликованной 23 июня в природе связь, они могли бы использовать инфракрасный лазер для охлаждения твердого полупроводника, по меньшей мере, 20 ° С, или 36 F ниже комнатной температуры.
Устройство представляет собой консоль, и похож на трамплин. Как трамплин для прыжков после того, как пловец прыгает в воду, кантилевер может вибрировать на определенной частоте. Но эта консоль не нужна дайвер вибрировать. Он может колебаться в ответ на тепловой энергии или тепловой энергии, при комнатной температуре. Подобные устройства могли бы сделать идеальный оптико-механические датчики, где их вибрации могут быть обнаружены с помощью лазера. Но это также лазер нагревает кантилевера, который гасит его производительность.
«Исторически сложилось, что лазерные отопление наноразмерных устройств был серьезной проблемой, которая прокатилась под ковер», — сказал старший автор Peter Pauzauskie, профессор Университета материаловедения и инженерии и старший научный сотрудник Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. «Мы, используя инфракрасный свет для охлаждения резонатора, что снижает шум помех или в системе. Этот метод твердотельного охлаждения может значительно улучшить чувствительность оптико-механических резонаторов, расширения их применения в области потребительской электроники, лазеров и научные приборы, и проложить путь для новых приложений, таких как фотонные цепи».
Команда является первым, чтобы продемонстрировать «твердотельный лазер холодильной наноразмерных датчиков», — добавил Pauzauskie, который также является членом факультета в университете молекулярной инженерии Института наук и Института UW для нано-инженерных систем.
Результаты имеют широкие возможности применения Благодаря как улучшение характеристик резонатора и метод, используемый, чтобы охладить его. Колебания полупроводниковых резонаторов сделали их полезно, как механические датчики для того чтобы обнаружить ускорение, масса, температура и другие свойства в различных электроники, таких как акселерометры для определения направления смартфоне сталкивается. Снижение помех может улучшить производительность этих датчиков. Кроме того, использование лазера для охлаждения резонатора является гораздо более целенаправленный подход для улучшения характеристик датчика по сравнению с попытками охладить весь датчик.
В своей экспериментальной установки, крошечные ленты или наноленты, сульфида кадмия из блока кремния — и, естественно, пройти тепловых колебаний при комнатной температуре.
В конце этого трамплина, команда расположился крошечный керамический Кристалл, содержащий определенный тип примесей, ионы иттербия. Когда команда нацелена инфракрасного лазерного луча на кристалл, примеси всасывается небольшое количество энергии из кристалла, заставляя его светиться в свете, что меньше, чем длина волны лазера цвета, что взволновало его. Это «фиолетовое смещение свечения» эффект охлаждением керамической Кристалл и полупроводниковые наноленты он был прикреплен.
«Эти кристаллы были тщательно синтезированных с определенной концентрацией иттербия для повышения эффективности охлаждения,» сказал соавтор Сяоцзин ся, в ию докторант в области молекулярной инженерии.
Исследователи использовали два метода, чтобы измерить, сколько лазерного охлаждения полупроводников. Во-первых, они наблюдаются изменения в частоте колебаний наноленты.
«В наноленты становится более жестким и хрупким после остывания, более устойчива к изгибам и сжатию. В результате, он колеблется на более высокой частоте, которые подтвердили, что лазер остыл резонатора», — сказал Pauzauskie.
Группа также отметила, что свет, излучаемый Кристаллом смещается в среднем на более длинных волн, как они увеличили мощность лазера, которое также указано охлаждения.
Используя эти два метода, исследователи вычислили, что температура резонатора упала аж на 20 градусов ниже комнатной температуры. Эффект охлаждения заняло меньше 1 миллисекунды и продолжалась до тех пор, пока возбуждение лазера на.
«В ближайшие годы я с нетерпением смотрим, наши лазерные технологии охлаждения, адаптированной учеными из различных областей для повышения производительности квантовых датчиков», — сказал ведущий автор Anupum брюки, докторант университета в области материаловедения и инженерии.
Исследователи говорят, что метод имеет и другие потенциальные применения. Это может сформировать сердце высокоточные научные приборы, с помощью изменения колебаний резонатора, чтобы точно измерить массу объекта, например одна вирусная частица. Лазеры это круто твердых компонентов также могут быть использованы для разработки систем охлаждения, которые держат ключевые компоненты в электронные системы от перегрева.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!