Фізики навчилися охолоджувати рідини за допомогою лазера

Американські вчені вперше змогли охолодити воду і цілий ряд інших рідин до низьких температур за допомогою лазера, що дозволяє використовувати подібні прилади для охолодження електроніки, інших лазерів і проведення цілого ряду унікальних медичних дослідів.

Фізикам вперше вдалося знайти спосіб охолоджувати рідини до наднизьких температур за допомогою лазера, що дозволить використовувати їх для охолодження мікросхем і виборчого виключення клітин в організмі або мозку людини, йдеться в статті, опублікованій в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Коли люди йдуть в кіно і дивляться на лазерні промені і лучеметы в “Зоряних Війнах” та інших фільмах, вони бачать, що вони нагрівають і пропалюють все, чого вони стосуються. Ми ж показали, що лазер можна використовувати для охолодження рідин, в тому числі і води в нормальних умовах. До цього часу сама можливість цього залишалася під питанням, так як вода зазвичай нагрівається, якщо через неї пропускати світло”, — заявив Пітер Пауцауски (Peter Pauzauskie) з університету Вашингтона в Сіетлі (США).

Лазерні системи охолодження широко використовуються в ядерній фізиці і в дослідженнях квантових властивостей мікросвіту. Особливі лазерні пастки і охолоджувачі дозволяють досягти температур, близьких до абсолютного нуля, що практично неможливо при використанні інших методів охолодження. Незважаючи на високу розвиненість цієї технології, її так і не вдалося адаптувати для роботи в рідкому середовищі.

Пауцауски і його колеги змогли вирішити цю проблему, створивши особливі кристали із з’єднання ітербій, ітрію, літію та фтору, які взаємодіяли з лазерним випромінюванням і змушували їх охолоджувати, а не нагрівати воду.

Сінгапурські фізики вперше створили лазерний кулер для електроніки

Як пояснюють вчені, при опроміненні лазером атоми матерії, на яку спрямовується його промінь, поглинають фотони його випромінювання. При деяких умовах частина з цих фотонів випускається назад з більш високою частотою, на що витрачається додаткова енергія, яку видобувають із теплових коливань атомів. Завдяки цьому опромінення лазером охолоджує матерію, а не нагріває її. Даний ефект — так звана антистоксовая люмінесценція — широко використовується в системах лазерного охолодження атомів.

У випадку з водою подібного ефекту домогтися набагато складніше, так як вода дуже добре поглинає інфрачервоне випромінювання, що виробляється самим лазером і иттриевыми кристалами, що заново нагріває її. Група Пауцауски змогла нейтралізувати цей нагрів, підібравши таку форму та структуру кристалів, що вони самі починали поглинати теплове випромінювання.

Один невеликий кристал цієї речовини, схожий за формою на два склеєних піраміди з обрубаними вершинами, здатний охолодити невелику порцію води 15 градусів за Цельсієм і нижче, якщо його опромінювати інфрачервоним лазером з досить скромною потужністю.

Поки ця технологія, як визнає Пауцауски, набагато менш ефективна в енергетичному плані, ніж лазерне охолодження газів і твердих тіл, однак ця проблема, за його словами, в принципі вирішувана. Зараз вчені чекають комерційних пропозицій від підприємців та інвесторів з доопрацювання даної методики охолодження та використання її на практиці. В першу чергу мова йде про створення компактних і ефективних систем охолодження для електроніки та інших лазерів, а також унікальних медичних і біологічних приладів.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *