世界上最小的「冰箱」,透過顯微鏡才能看到

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 25 日 19:55 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


加州大學洛杉磯分校團隊最近打造出世界上最小的冰箱,必須放在顯微鏡下才看得到。不過這個冰箱要冰什麼?當然不是剩菜,研究團隊希望將這種奈米熱電設備用在瞬間冷卻電腦或電子零件。

熱電設備是由 2 種不同半導體材料夾在金屬基板之間構成,加熱時(電流由電極進入熱電材料或反過來),因帕帖爾效應(Peltier Effect)會導致一側變熱、另一側變冷,我們便可利用溫差來發電或致冷,前者應用比如 NASA 航海家探測器,就使用熱電機來為探測器提供長達 40 年的電力,將來可能會有類似設備應用在冷氣中。

後者的話,傳統電冰箱涉及製冷劑的蒸發與凝結循環過程,不過近十幾年來隨著熱電技術緩慢革新,嘗試開發取代蒸汽壓縮系統的熱電冰箱想法也浮現了。最近,由加州大學洛杉磯分校物理學教授 Chris Regan 領導的團隊就基於該原理,開發出世界上最小的奈米冰箱,厚度僅 100 奈米。

這種微型熱電致冷器涉及 2 種半導體材料:碲化鉍(bismuth telluride)、銻-碲化銻(antimony-bismuth telluride),體積僅約 1 立方微米,做個比較:你的指甲每秒都在增加數千立方微米。

想當然,這麼小的熱電設備人眼根本看不到,沒有冰箱門、更不會拿來冰剩菜,只能放在顯微鏡下觀察,且因為體積太小,無法安裝運動零件,無法產生足夠電能也不能達到致冷目的,就目前來說一點用處都沒有。

所以工程師開發這麼小的熱電致冷器要幹麻?研究人員希望透過觀察奈米設備來發現材料合成性能更好的方法,以後應用在冷卻電腦電子設備或調節光纖網路硬體的溫度,至少目前研究人員已知這麼小的設備有個獨特能力,它幾乎可以在瞬間就產生冷卻效果。

等我們摸清熱電致冷器在原子級的工作原理,或許就有機會擴大規模,朝實際應用前進吧。新論文發表在《ACS Nano》期刊。

(首圖來源:加州大學洛杉磯分校