Лазер для глубокого охлаждения материалов

Лазер для глубокого охлаждения материалов

С 1960 года лазерные лучи использовались в основном для нагревания материалов. Команда исследователей из Университета Вашингтона достигли противоположного результата: с помощью инфракрасных лазеров они охлаждают жидкости на 20ºС.    

Многие помнят лазерное оружие Хана Соло из «Звездных войн» или сцену пытки Джеймса Бонда лазером – в понимании большинства людей лазерный луч при соприкосновении с поверхностью выделяет теплоту. Ученые из Университета Вашингтона с помощью лазерного луча научились охлаждать жидкости при нормальных условиях.

«Мы не были уверены, что это возможно, поскольку обычно вода нагревается при облучении лазером», – рассказывает Питер Паузауски (Peter Pauzauskei), руководитель исследования. Однако ученым удалось под действием инфракрасного лазера охладить воду на 36ºF (20ºC). Для этого ученые поместили выращенный в Университете Вашингтона кристалл в воду и облучали его инфракрасным лазером. При облучении кристалл светился зеленым и красным цветами, и это было видно невооруженным глазом. На свечение тратилось больше энергии, чем поступало от лазера – недостающую энергию кристалл брал у воды, поэтому температура воды значительно понижалась.

В основу эксперимента исследователи положили принцип охлаждения материалов в вакууме, открытый сотрудниками Национальной лаборатории Лос-Аламоса. Сегодня – 20 лет спустя – вашингтонским ученым удалось достичь того же эффекта уже не в вакууме, а при нормальных условиях.

До настоящего времени исследователи проводили все эксперименты с использованием одного нанокристалла. Пока процесс весьма энергозатратный, но исследователи планируют упростить его и сделать более доступным. Перспективность открытия очевидна – благодаря точности наведения лазерные лучи позволят охлаждать даже самые мелкие детали.

Это открывает многочисленные возможности применения новой технологии: в исследовательских установках, на производстве, в технических средствах связи. Высокомощные лазеры позволят создать новые средства защиты от перегрева. Также ученые рассматривают применение технологии для активного охлаждения чипов микропроцессоров или микробиологических установок. «Ученые давно интересуются делением клеток и функционированием молекул и энзимов, но до настоящего времени не было возможности изучить эти процессы, поскольку не существовало технологии глубокого охлаждения этих частиц и веществ», – рассказывает Паузауски. «Лазерное охлаждение позволит получить как бы фильм с повышенной частотой кадров. Преимущество лазерного охлаждения в том, что ученые смогут охлаждать не всю клетку целиком – это может привести к ее гибели или изменению характеристик – а лишь необходимую часть».

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?