科學家打造全球最小「冰箱」:只有一毫米立方

2020-10-05 科學書屋

通過對幾十年前的熱電技術進行新的詮釋,加州大學洛杉磯分校(UCLA)的科學家們開發出了一種微小的微觀冷卻裝置,他們將其描述為 "世界上最小的冰箱"。



固然無法成為剩飯剩菜、以及可樂的冷藏空間,但該團隊希望這種納米級別的設備可以作為先進系統的跳板,幾乎可以在瞬間冷卻東西。


熱電設備由一對放置在金屬化板之間的半導體組成,通過利用兩邊的溫差產生電力來工作。美國宇航局的「旅行者 」號宇宙飛船就利用這一原理為其科學儀器提供動力,這些儀器依靠應用於發熱帶的熱電裝置作為動力源。


新研究的作者正試圖以一種稍有不同的方式利用熱電原理。除了發電,這些設備還可以反向工作。當電流被施加到設備上時,它會使一側變熱,另一側變冷,這使它能夠作為一個熱電冷卻器工作。


加州大學洛杉磯分校團隊開發的小型冷卻器使用了名為熔化束(bismuth telluride)和碲化銻鉍(antimony-bismuth telluride)的半導材料、



通過將 Scotch 膠帶貼在材料上,然後再剝開,科學家們能夠採購到單晶片,他們用這些單晶片來製造厚度只有100納米,也就是大約一千萬分之一米的熱電設備。可以看到,在這個微小裝置的兩種半導體材料重疊處形成了一個露珠(綠色),作為其冷卻效果的證據。


該論文的作者之一,Xin Yi Ling 表示:「我們創造了世界記錄,是當前最小熱電製冷器小了 1 萬多倍」。但這個小小的 "冰箱 "遠不止是個噱頭。熱電製冷設備的一些優點包括:由於缺乏運動部件,其可靠性高,而且體積小巧。然而,它們目前還不能產生足夠的電力並保持足夠的冷量,因此無法在更大的規模上使用。


帶領該團隊的加州大學洛杉磯分校物理學教授 Chris Regan 表示:「儘管它的體積只有一毫米立方,但是它的冷卻速度比傳統冰箱快了幾百萬倍,一旦我們了解了熱電製冷器在原子和近原子水平上是如何工作的,我們就可以將規模擴大到宏觀尺度,那裡才是大的回報」。

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