美研制出新式固态量子冰箱 冷却才能惊人

据物理学家组织网近来报导，美国国家规范与技能研讨院的研讨人员展现了他们较新研发的一款固态量子冰箱，这款制冷机运用了微型和纳米结构的量子物理学原理，可将一个比本身体积大得多的物体冷却到极端低的温度。

“这是我见过的较让人吃惊的成果之一。”项目负责人乔尔·乌洛姆说，“咱们运用纳米结构的量子力学来冷却铜块，而铜几乎是这种制冷元件分量的100万倍。这是纳米或微电机设备可用来操作宏观世界的一个稀有比如。”

更重要的是，这款量子冰箱原型的外形尺寸不过几英寸(1英寸=2.54厘米)巨细，研讨人员可以将任何适宜的物体放置在制冷区，待冷却好今后再取走，运用办法与通用的厨房冰箱别无二样。其冷却才干却与一台能为林肯纪念堂(占地约2000多平方米)这样规划的建筑物降温的窗式空调适当。

这项技能有望供给一个紧凑、便当的制冷办法，使先进传感器的温度可以低于规范的低温学温度——300毫开尔文(MK)，然后进步其功能，以用于量子信息系统、望远镜摄像机或寻觅奥秘的暗物质和暗能量。而在以往，这样的低温条件一般要运用液态氦才干制造出来。

据宣布在《使用物理快报》上的论文描绘，这款量子冰箱的制冷元件由48个运用特定资料制成的细小“三明治”组成，可以将一块边长2.5厘米、厚3毫米的铜板从290毫开尔文冷却到256毫开尔文，制冷进程历时约18小时。

制冷元件中的“三明治”结构为一层一般金属、一层1纳米厚的绝缘层和一层超导金属。当施加电压时，较热的电子会从一般金属层通过绝缘体层“隧穿”到超导金属层。一般金属层的温度急剧下降，然后耗尽被冷却物体的电子能量和振荡能量，到达制冷作用。

该研讨团队此前现已演示过这种根本的冷却办法，但现在已可以将其使用于冷却较大的物体。而且，他们开发了一种显微机械加工工艺，可以将冷却元件“贴”在铜板或其他物体上，制冷结束后又可以方便地移除。

现在，将温度下降至低于300毫开尔文需求杂乱、巨大而贵重的设备。研讨人员期望以此制作更为简略、紧凑的替代品，以便更容易地为先进传感器降温。?? ?