Ученые научились охлаждать жидкости при помощи лазера

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.