冰箱|1立方微米!世界最小量子冰箱问世,不久未来或有广泛应用


蚁人进入量子领域救人 , 时间一分一秒过去 , 人没找到 , 口却渴了 , 怎么办?要放以前 , 肯定什么办法也没有 , 只有干渴着 , 回到宏观世界再说 。 现在好了 , 加州大学洛杉矶分校物理学教授克里斯雷根(Chris Regan)领导的团队,已经研发出了一种世界上最小的冰箱 , 蚁人可以随身携带一台 , 装入冰淇淋冰镇可乐什么的 , 在量子世界想吃就吃 , 想喝就喝了 。
量子世界的冰箱?你一定在想自己是不是看错了 。 没错 , 这个冰箱确实只能在量子领域使用 , 因为它的尺寸只有100纳米 , 容积只有1立方微米 。

冰箱|1立方微米!世界最小量子冰箱问世,不久未来或有广泛应用
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容积1立方微米?这是一个什么概念?根据科学家们的说法 , 人类指甲的生长速度达到了每秒钟5000多立方微米 , 所以如果你的手指是在生产这种冰箱的话 , 一秒钟就可以制造5000多台 。
你一定很好奇 , 如此小的冰箱 , 连肉眼都无法看到 , 要用什么高精尖的技术才做得出来啊?不上一台和光刻机差不多的设备 , 恐怕是难以胜任的吧?
其实你是有些想多了 , 研究人员买来普通的透明胶带 , 用它们去粘两种热电材料碲化铋和锑-碲化铋 , 然后将粘胶上的单晶薄片剥下来 , 就组合成了这种微型冰箱 。

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【冰箱|1立方微米!世界最小量子冰箱问世,不久未来或有广泛应用】
微型冰箱充分利用了热电材料的特性 。 加热的时候这种材料可以产生电能 , 这个原理40多年前就被美国宇航局用在旅行者号飞船上 , 现在已飞出了太阳系;通电的时候 , 则会让材料的一边变热 , 一边变冷 , 从而用于制作冷却器或冰箱一些饮水机就用了这种制冷装置 。
冰箱倒是制造出来了 , 怎么知道它起作用了 , 把里面的温度降低了呢?雷根的团队为此又专门开发了一种名为等离子体能量膨胀(pEET)的测温技术 , 使用透射电子显微镜测量纳米尺度物质的密度变化来确定其温度 。
在这个实验中 , 研究人员将铟元素制成的纳米颗粒放入纳米冰箱中 , 并选择其中一个特定的粒子作为他们的温度计 。 当团队改变制冷机的功率 , 让设备加热或冷却的时候 , 铟粒子也会相应膨胀和收缩 。 通过透射电子显微镜测量铟的密度 , 研究人员就能够精确测定纳米颗粒的温度 , 从而确定纳米冰箱内部的温度 。

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雷根教授对这台微型冰箱非常满意 , 称自己和学生们制造了世界上最小的冰箱 , 看着大家的研究和创新 , 他对热电材料的未来充满了希望 。
那么这个冰箱究竟有什么作用呢?雷根认为 , 这种冷却器可用于计算机和其他电子设备冷却 , 调节光纤网络中的温度并减少高端望远镜和数码相机中的图像“噪声” , 在电子领域有着非常广阔的前景 , 不久未来或获得巨大的回报 。
这项研究9月14日发表在《ACS Nano》杂志上 。