ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΨΥΓΕΙΟ: ΠΡΟΣΦΕΡΕΙ ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΗ ΨΥΞΗ ΚΑΙ ΕΥΚΟΛΙΑ

Επιμέλεια άρθρου Vagedim

atheatignosi.gr

10 Μαρτίου 2013

Ερευνητές από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) έχουν καταδείξει ενα στερεάς κατάστασης ψυγείο που χρησιμοποιεί την κβαντική φυσική σε μικρο- νανοδομές για να κρυώσει ένα πολύ μεγαλύτερο αντικείμενο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Επιπλέον, το πρωτότυπο ψυγείο, το οποίο μετρά μερικές ίντσες σε εξωτερικές διαστάσεις, επιτρέπει στους ερευνητές να τοποθετήσουν οποιοδήποτε κατάλληλο αντικείμενο στην ζώνη ψύξης και αργότερα να το αφαιρέσουν και να το αντικαταστήσουν, παρόμοια σε χρήση με κάθε ψυγείο κουζίνας. Η ψυκτική ισχύς είναι ισοδύναμη ενός κλιματιστικού ψύξης παραθύρου, σε ένα κτίριο μεγέθους του Lincoln Memorial στην Ουάσινγκτον. 

"Είναι ένα από τα πιο καταπληκτικά αποτελέσματα που έχω δει," λέει ο επικεφαλής του προγράμματος Joel Ullom. «Χρησιμοποιήσαμε την κβαντομηχανική σε μια νανοδομή για να κρυώσουμε ένα μπλοκ χαλκού. Ο χαλκός είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές βαρύτερος από τα στοιχεία της ψύξης. Αυτό είναι ένα σπάνιο παράδειγμα μιας νανο-ή μικροηλεκτρομηχανικής μηχανής που μπορεί να χειριστεί το μακροσκοπικό κόσμο."


Η τεχνολογία μπορεί να προσφέρει ένα συμπαγή, βολικό μέσο για την ψύξη των εξελιγμένων αισθητήρων κάτω απο το πρότυπο με θερμοκρασίες υγρού αζώτου-300 millikelvin (mK), που συνήθως επιτυγχάνεται με τη χρήση υγρού ηλίου- για να ενισχύσουν τις επιδόσεις τους στα κβαντικά συστήματα πληροφοριών, τηλεσκοπικές κάμερες, και αναζητήσεις για τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια.

Όπως περιγράφεται στο Applied Physics Letters, * τα στοιχεία ψύξης του ψυγείου NIST, που αποτελούνται από 48 μικροσκοπικά σάντουιτς συγκεκριμένων υλικών, πάγωσαν μια πλάκα από χαλκό, 2,5 εκατοστά σε μια πλευρά και 3 χιλιοστά πάχος, από 290 σε 256 mK.  Η διαδικασία ψύξης πήρε περίπου 18 ώρες. Οι ερευνητές της NIST αναμένουν ότι μερικές μικρές ακόμη βελτιώσεις θα επιτρέψουν την ταχύτερη και περαιτέρω ψύξη σε περίπου 100 mK. Τα ψυκτικά στοιχεία είναι σάντουιτς από ένα κανονικό μέταλλο,  ενός νανόμετρου σε πάχος στρώματος μόνωσης, και ενός υπεραγωγικού μετάλλου. 

Όταν εφαρμόζεται μια τάση, τα θερμότερα ηλεκτρόνια «ανοίγουν» από το κανονικό μέταλλο μέσω του μονωτή στον υπεραγωγό. Η θερμοκρασία στο κανονικό μέταλλο πέφτει δραματικά   και στραγγίζει την ηλεκτρονική και παλμική ενέργεια από το αντικείμενο που δροσίζεται. Οι ερευνητές απέδειξαν στο παρελθόν αυτή τη βασική μέθοδος ψύξης **, αλλά είναι πλέον σε θέση να ψύχουν μεγαλύτερα αντικείμενα  που μπορούν να συνδεθούν εύκολα και να αφαιρεθούν. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια Μικρομηχανική μέθοδο για να συνδέσουν τα ψυκτικά στοιχεία στην πλάκα χαλκού, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να είναι ένα στάδιο στο οποίο τα άλλα αντικείμενα μπορούν να συνδεθούν και να ψύχονται. 

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να ενισχύσουν την ψυκτική ισχύ του πρωτότυπου ψυγείου με την προσθήκη περισσότερων και υψηλότερων αποδόσεων σε κόμβους υπεραγώγιμων και την οικοδόμηση μιας πιο άκαμπτης κατασκευής στήριξης.

atheatignosi