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吉祥坊登录网址:本报讯 几十年来,原子物理学家使用激光减缓在气体中“四处乱跳”的原子的速度,并将其冷却至略高于绝对零度,以研讨它们奇怪的量子性质。现在,一个研讨团队使用相似办法,成功地将物体冷却。只不过,这次没有使用激光。这种此前从未在实验中得以展现的技能,或许有一天可被用于冷却微电子组件。

  一般的激光冷却实验中,物理学家将来自相反方向的激光发射到铷等气体上。他们精确地调整激光,以确保假如原子朝着其间一束激光移动,会吸收光子而且取得朝向中心的细微后推力。激光会逐渐耗尽原子的动能,从而将气体冷却至十分低的温度。

  不过,美国密歇根大学安娜堡分校使用物理学家Pramod Reddy想测验在不使用激光特别性质的情况下冷却物体。他和搭档从一个由通常在荧光屏中呈现的半导体资料——发光二极管(LED)制成的小设备下手。LED使用量子机械效应,将电能转化成光。粗略地说,LED充当了电子的小“坡道”。在正确的方向施加电压,它会推进电子沿着“坡道”向上并终究翻越它,就像玩滑板的孩子。当电子从“坡道”上滑下并进入较低能态时,便会开释光子。

  关于这项实验来说,关键在于电压被反转时LED不会开释光线,因为电子无法在相反方向穿过“坡道”。事实上,反转电压还按捺了该设备的红外辐射——透过夜视镜观看热物体时见到的广谱光线(包含热量)。

  这种方法有效地让设备变得更冷。一起,Reddy表明,这意味着上述小设备能像微型冰箱相同运转,不过有必要将其放到离另一个细小物体足够近的当地。“假如你拿着一个热物体和一个冷物体,就能取得热量的辐射交流。”Reddy说。为证明他们能使用LED冷却,科学家将一个物体放到距另一个被称为量热器的热量丈量设备仅几十纳米(相当于几百个原子的宽度)的当地。因为量子地道效应的存在,这个间隔近到足以添加两个物体之间的光子搬运。这一孔隙是如此之小,以至于光子有时能跳过去。

  较冷的LED吸收的来自量热器的光子比它还回去的多,依托毛细效果将热量从量热器带走并使其温度下降1/100摄氏度。Reddy和搭档在日前出书的《天然》杂志上报告了这一效果。这是很小的改变,但LED的尺度也很小,它相当于每平方米6瓦特的能量通量。相比之下,太阳每平方米供给约1000瓦特能量通量。
  该技能或许不会替代传统制冷技能,或许将资料冷却至约60开尔文以下。但未参加最新研讨的斯坦福大学理论物理学家Shanhui Fan以为,它或许有潜力被用于冷却微电子元件。在此前工作中,Fan使用计算机模型猜测,假如被放置在离另一个物体若干纳米远的当地,LED可发生相当大的冷却效应。现在,他表明,Reddy及其团队已在实验中完成了这一主意。(宗华)

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