Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали крошечное микроскопическое охлаждающее устройство, которое они описывают как "самый маленький холодильник в мире".
Крошечный охладитель, разработанный командой UCLA, состоит из двух ультратонких пластинок из полупроводниковых материалов: теллурида висмута и теллурида сурьмы-висмута. Его объём - один кубический микрометр. Просто для сравнения: ваши ногти растут на тысячи кубических микрометров в секунду.
Приклеивая к материалам обычный скотч, а затем снимая его, учёные смогли получить монокристаллические чешуйки из теллуридов. Созданное из них термоэлектрическое устройство было толщиной всего 100 нанометров, или около одной десятимиллионной метра.
Да, в такой "холодильник" вряд ли удастся положить для охлаждения бутылочку пива. Но устройство создавалось вовсе не для практических целей. Кроме того, один из его больших плюсов состоит в том, что оно охлаждается по меркам человека почти мгновенно.
"Благодаря небольшому размеру оно работает в миллионы раз быстрее, чем холодильник с объёмом в кубический миллиметр. Хотя последний работает в миллионы раз быстрее, чем холодильник у вас на кухне", - объясняет профессор Крис Реган из UCLA, который возглавил исследовательскую группу.
К слову, обычно термоэлектрические устройства используются для производства электричества за счёт разницы температур. Получаемый ток обычно невелик, но всё же для многих устройств и этого бывает достаточно.
Например, термоэлектрическая краска (как в этой разработке) может генерировать электричество практически из любого источника тепла. Пользователь прикоснулся рукой к стене - выработался ток - включился свет.
Авторы нового исследования пытаются использовать термоэлектрический принцип несколько иначе. Помимо выработки электроэнергии, такие устройства могут работать и "в обратном направлении": когда на устройство подаётся электрический ток, одна его сторона становится горячей, а другая - холодной. Соответственно, оно может работать как термоэлектрический охладитель.
"Мы побили рекорд самого маленького термоэлектрического холодильника в мире более чем в десять тысяч раз", - говорит Синь И Лин, ещё один автор работы.
А ещё такое охлаждающее устройство весьма надёжно, ведь у него нет движущихся частей, да и размеры более чем компактные.
Правда, в настоящее время подобные разработки не могут самостоятельно поддерживать температуру в крошечном "холодильнике". Но, изучая данное физическое явление в наномасштабе, учёные надеются выяснить, какие им управляют физические процессы и законы. Эти знания затем можно будет применить при разработке более крупных устройств.
"Как только мы поймём, как термоэлектрические охладители работают на атомном и почти атомном уровне, мы сможем масштабировать их до макроуровня, а это принесёт большие выгоды", - говорит Реган.
Статья с подробным описанием разработки вышла в журнале ACS Nano.