Depuis le premier laser a été inventé en 1960, qui a donné la chaleur, et comme un outil utile, un produit ou une façon fictive pour vaincre les ennemis intergalactiques.

Mais ces faisceaux de lumière concentrée ont jamais été en mesure de refroidir les liquides. Université de chercheurs de Washington sont les premiers à résoudre une énigme vieille de plusieurs décennies de savoir comment faire une eau et autres liquides dans le laser de réfrigérateur dans des conditions réelles.



L'équipe a utilisé un laser infrarouge à l'eau de refroidissement d'environ 36 degrés Fahrenheit- une percée majeure dans le domaine. Déclaré l'auteur principal Peter Pauzauskie, UW professeur adjoint de science des matériaux et de l'ingénierie:

"En règle générale, lorsque vous allez au cinéma et voir Star Wars laser blasters, les choses se réchauffer. Ceci est le premier exemple d'un faisceau laser qui réfrigérer liquides tels que l'eau dans des conditions de tous les jours. Il était vraiment une question ouverte de savoir si cela pourrait être fait parce que normalement l'eau se réchauffe quand il est illuminé ".

Cette découverte pourrait aider les utilisateurs des zones industrielles de "point froid» avec un très petit point de lumière concentrée. Les microprocesseurs, par exemple, peut utiliser une jour d'un faisceau laser pour refroidir les composants spécifiques dans les puces d'ordinateur pour empêcher la surchauffe et pour permettre le traitement de l'information plus efficace.

Refroidissement portions téléphones

Les scientifiques pourraient également utiliser un faisceau laser pour refroidir avec précision une partie d'une cellule, comme des fentes ou des réparations lui-même, en substance, ces processus rapides de ralentir et de donner aux chercheurs l'occasion de voir comment ils fonctionnent. Ou ils pourraient refroidir un seul neurone dans un réseau essentiellement taire sans endommager IT- de voir comment ses voisins et se contournent recâblage.

"Il ya beaucoup d'intérêt dans la façon dont les cellules se divisent et comment les molécules et enzymes fonction, et il n'a jamais été possible avant de les réfrigérer pour étudier leurs propriétés", a déclaré Pauzauskie. «Utilisation de refroidissement par laser, il peut être possible de préparer film au ralenti de la vie dans l'action. Et l'avantage est qu'il n'y a pas besoin de refroidir l'ensemble de la cellule, ce qui pourrait le tuer ou de changer son comportement."

L'équipe UW a choisi la lumière infrarouge pour son refroidissement laser avec des applications biologiques à l'esprit, comme la lumière visible peut donner des cellules d'un «coup de soleil." Ils ont démontré que le laser est dangereux pourrait salines et les cultures cellulaires réfrigérer qui sont couramment utilisés dans génétique et moléculaire.

Cet instrument construit par les ingénieurs UW Peter Pauzauskie, Xuezhe Zhou, Bennett Smith, Matthew Crane et Paden Roder a utilisé la lumière laser infrarouge aux liquides réfrigérer pour la première fois. Crédit: Dennis Wise / Université de Washington

Pour atteindre le point tournant, l'équipe a utilisé un matériau UW sont généralement trouvés dans les lasers commerciaux, mais en essence a le phénomène du laser dans le sens inverse. Ils ont allumé un seul microscopique de cristaux en suspension dans l'eau avec la lumière laser infrarouge pour exciter un seul type de lumière qui a un peu plus d'énergie que la quantité de lumière absorbée.

Refroidissement du laser

Cette Glow Energy supérieur transporte la chaleur à la fois du cristal et l'eau qui l'entoure. Le processus de refroidissement par laser a été montré pour la première dans le vide du Laboratoire national de Los Alamos en 1995, mais il a fallu près de 20 ans pour prouver ce processus liquides.

En règle générale, la croissance des cristaux laser est un processus coûteux qui nécessite beaucoup de temps et peut coûter des milliers de dollars pour produire un seul gramme de matière. L'équipe a également démontré que UW un processus hydrothermal à faible coût peut être utilisé pour produire un cristal de laser connu pour les applications de réfrigération laser de manière rapide, économique et évolutive.

L'équipe UW également conçu un instrument qui utilise un laser attaché à un microscope comme un rayon tracteur à "conserver" un seul nanocristal entouré de liquide dans un laser de chambre et éclairant. Pour déterminer si le liquide refroidit, l'outil prévoit également «l'ombre» de la particule afin de permettre aux chercheurs d'observer de petits changements dans la proposition.

Comme le liquide environnant se refroidit, la particule piégée ralentit, permettant à l'équipe d'observer clairement le réfrigérateur de l'effet. Ils ont également conçu le cristal pour passer d'un bleu-vert à une couleur rouge-vert quand il refroidit, comme une couleur de thermomètre intégré.

Nanocristaux défis

"Le véritable défi de ce projet était la construction d'un outil et le développement d'une méthodologie pour déterminer la température de ces nanocristaux en utilisant des signatures dans la même lumière qui a été utilisé pour les piéger,"

déclaré le principal auteur Paden Roder, qui a récemment obtenu son doctorat à l'UW en science des matériaux et en génie et travaille maintenant à Intel Corp.

Jusqu'à présent, l'équipe a montré UW seulement l'effet de refroidissement avec un seul nanocristal, que des jeux à cristaux multiples exigent une puissance de laser. Le processus de refroidissement par laser est actuellement l'énergie plutôt intense, Pauzauskie dit, et les prochaines étapes comprennent la recherche de moyens pour améliorer son efficacité.

Un jour, la technologie de refroidissement en elle-même pourrait être utilisé pour permettre une plus grande puissance de laser pour la production, les télécommunications ou les applications de défense, tels que les lasers à puissance plus élevée ont tendance à surchauffer et fondre.

"Peu de gens ont pensé à la façon dont ils pourraient utiliser cette technologie pour résoudre des problèmes parce que l'utilisation de liquide laser réfrigérer il n'a pas été possible avant", at-il dit. "Nous sommes intéressés par les idées d'autres scientifiques ou les entreprises pourraient avoir car cela pourrait influer sur leur recherche fondamentale ou ligne de fond."

Étude originale: le mouvement brownien dans les milieux aqueux froid par anti-Stokes

Haut