Ученые научились охлаждать жидкости при помощи лазера

17.11.2015, 10:34
Ученые научились охлаждать жидкости при помощи лазера - Фото
Фото: pjtime.com

Физики впервые нашли способ охладить жидкости до сверхнизких температур при помощи лазера, что позволит использовать их для медицинских опытов

Физикам впервые удалось найти способ охлаждать жидкости до сверхнизких температур при помощи лазера, что позволит использовать их для охлаждения микросхем и избирательного выключения клеток в организме или мозге человека. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Когда люди идут в кино и смотрят на лазерные лучи и лучеметы в "Звездных Войнах" и других фильмах, они видят, что они нагревают и прожигают все, чего они касаются. Мы же показали, что лазер можно использовать для охлаждения жидкостей, в том числе и воды в нормальных условиях. До этого времени сама возможность этого оставалась под вопросом, так как вода обычно нагревается, если через нее пропускать свет", - заявил Питер Пауцауски из университета Вашингтона в Сиэтле (США).

Лазерные системы охлаждения широко используются в ядерной физике и в исследованиях квантовых свойств микромира. Особые лазерные ловушки и охладители позволяют достичь температур, близких к абсолютному нулю, что практически невозможно при использовании других методов охлаждения. Несмотря на высокую развитость этой технологии, ее так и не удалось адаптировать для работы в жидкой среде.

Пауцауски и его коллеги смогли решить эту проблему, создав особые кристаллы из соединения иттербия, иттрия, лития и фтора, которые взаимодействовали с лазерным излучением и заставляли их охлаждать, а не нагревать воду.

Как объясняют ученые, при облучении лазером атомы материи, на которую направлен его луч, поглощают фотоны его излучения. При некоторых условиях часть из этих фотонов испускается обратно с более высокой частотой, на что расходуется дополнительная энергия, извлекаемая из тепловых колебаний атомов. Благодаря этому облучение лазером охлаждает материю, а не нагревает ее. Данный эффект - так называемая антистоксовая люминесценция - широко используется в системах лазерного охлаждения атомов.

В случае с водой подобного эффекта добиться гораздо сложнее, так как вода очень хорошо поглощает инфракрасное излучение, вырабатываемое самим лазером и иттриевыми кристаллами, что заново нагревает ее. Группа Пауцауски смогла нейтрализовать этот нагрев, подобрав такую форму и структуру кристаллов, что они сами начинали поглощать тепловое излучение.

Один небольшой кристалл этого вещества, похожий по форме на две склеенных пирамиды с обрубленными вершинами, способен охладить небольшую порцию воды на 15 градусов Цельсия и ниже, если его облучать инфракрасным лазером с достаточно скромной мощностью.

Пока эта технология, как признает Пауцауски, гораздо менее эффективна в энергетическом плане, чем лазерное охлаждение газов и твердых тел, однако эта проблема, по его словам, в принципе решаема. Сейчас ученые ждут коммерческих предложений от предпринимателей и инвесторов по доработке данной методики охлаждения и использования ее на практике. В первую очередь речь идет о создании компактных и эффективных систем охлаждения для электроники и других лазеров, а также уникальных медицинских и биологических приборов.

Подписывайтесь на аккаунт ЛІГА.net в Twitter и Facebook: в одной ленте - все, что стоит знать о политике, экономике, бизнесе и финансах. 

Если Вы заметили орфографическую ошибку, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter.

Комментарии

Последние новости

Когда дети молчат. Как выжить после изнасилования