Физики научились охлаждать воду лазером

Когда созданные учеными кристаллы охлаждаются, у них появляется характерное красновато-зеленоватое свечение. Фото: Dennis Wise/University of Washington

Ученым удалось понизить температуру некоторых жидкостей на 26 градусов по Фаренгейту (около 20 градусов по Цельсию) благодаря нанокристаллу, который использует принцип работы лазера «наоборот». При освещении инфракрасным светом кристалл забирал часть энергии у окружающей среды, тем самым охлаждая жидкость.

Статья с описанием работы, которую провели ученые из университета Вашингтона, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Детали работы приводит пресс-служба университета.

Обычно лазеры используются для того, чтобы разогревать или плавить материалы: под воздействием мощного пучка света вещество, как правило, нагревается. Однако 20 лет назад ученые продемонстрировали возможность реализации лазерного охлаждения в вакууме. В новой работе американские исследователи описали первый успешный эксперимент, в котором удалось воспроизвести этот феномен в жидкости.

Для этого ученые повернули вспять процессы, происходящие в обычных лазерах, которые поглощают как правило больше энергии, чем испускают, фокусируя свет в узконаправленный когерентный пучок. Напротив, нанокристалл, использованный в работе, под воздействием инфракрасного излучения испускал чуть более высокоэнергетический свет, чем поглощал. Для компенсации разницы в энергии кристалл отбирал тепло у окружающей среды — жидкости, в которую его помещали. При этом по мере понижения температуры кристалл менял свой цвет с сине-зеленого на красновато-зеленый. Таким образом, можно было в реальном времени наблюдать изменение температуры жидкости.

Пока исследователям удалось продемонстрировать эффект охлаждения с использованием всего одного нанокристалла. Применение сложных кристаллов потребует значительно большей мощности, поэтому ученым предстоит улучшить эффективность процесса лазерного охлаждения.

Используя новую технологию, можно охлаждать только небольшие области узким пучком света. Авторы предполагают, что с ее помощью можно защищать определенные элементы микропроцессоров от перегрева и увеличивать эффективность работы устройств. Другое приложение — клеточная биология. Охлаждение части клетки затормозит идущие в ней процессы и даст возможность запечатлеть бурную жизнь клетки как бы в замедленной съемке. При этом использование инфракрасного спектра не «обожжет» клетку, а тонкий пучок позволит влиять только на ее небольшой участок, не убивая.
Теги:

Читать еще на Чердаке: