常溫常壓下首次實(shí)現(xiàn)用激光制冷液體
2015年11月23日 8:58 4574次瀏覽 來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào) 分類： 新技術(shù)
總是用于加熱的激光，在常溫常壓下竟然能給水或其他液體制冷。這是美國(guó)華盛頓大學(xué)（UW）研究人員發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上的最新研究成果，他們成功用紅外激光將水冷卻到36華氏度（約2.2℃），實(shí)現(xiàn)了這一領(lǐng)域的重大突破。
論文高級(jí)作者、該校材料科學(xué)與工程副教授皮特·鮑佐斯基稱，這是第一次在常溫常壓下用激光束給水之類的液體制冷。洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室1995年曾證明了真空激光制冷，20年后UW的研究團(tuán)隊(duì)才在液體中予以證明。
研究團(tuán)隊(duì)選擇了紅外光作為制冷激光，因?yàn)榧t外光不會(huì)像可見光那樣損傷生物體細(xì)胞。他們用紅外激光照射懸浮于水中的微晶體，激發(fā)出一種獨(dú)特的輝光，其能量比所吸收的光要略多一些，這種能量更高的輝光從微晶和水中帶走了熱量。
研究人員還設(shè)計(jì)了一種儀器來(lái)捕獲激光，就像一種微型牽引光束，能“拿住”一顆被液體包圍的納米晶體。儀器還能投射出微晶的“影子”，讓研究人員通過觀察 其運(yùn)動(dòng)的微小變化，來(lái)確定液體是否變冷。此外，他們還設(shè)計(jì)了一種微晶體，能在冷卻時(shí)從藍(lán)綠向紅綠變色，就像一種內(nèi)置的彩色溫度計(jì)。
這一成果有助于實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)制冷”，比如將來(lái)可能用激光束給計(jì)算機(jī)芯片上的特定部分制冷，預(yù)防過熱，使其更高效地處理信息；還可以在細(xì)胞分裂或自我修復(fù)時(shí)，用激 光束將其某個(gè)部分冷卻，使生物過程慢下來(lái)，讓研究人員能看清它們是怎樣運(yùn)作的，如冷卻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)神經(jīng)元，使其沉默且不會(huì)傷害它，以看清它的鄰居是怎樣繞過其重新連接的。
迄今為止，該團(tuán)隊(duì)只用單個(gè)納米晶體證明了制冷效果，激發(fā)多個(gè)晶體需要更多的激光能量。鮑佐斯基表示，目前的激光制冷過程是能量密集型的，將來(lái)還要尋找提高效率的方法，使激光制冷技術(shù)就像激光加熱一樣，在制造、通訊、國(guó)防等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
責(zé)任編輯：趙天寧
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