常溫常壓下首次實現用鐳射製冷液體
- 發佈時間：2015-11-18 10:29:30 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京11月17日電 （記者常麗君）總是用於加熱的鐳射，在常溫常壓下竟然能給水或其他液體製冷。這是美國華盛頓大學（UW）研究人員發表在美國《國家科學院學報》上的最新研究成果，他們成功用紅外鐳射將水冷卻到36華氏度（約2.2℃），實現了這一領域的重大突破。
論文高級作者、該校材料科學與工程副教授皮特·鮑佐斯基稱，這是第一次在常溫常壓下用鐳射束給水之類的液體製冷。洛斯阿拉莫斯國家實驗室1995年曾證明了真空鐳射製冷，20年後UW的研究團隊才在液體中予以證明。
研究團隊選擇了紅外光作為製冷鐳射，因為紅外光不會像可見光那樣損傷生物體細胞。他們用紅外鐳射照射懸浮于水中的微晶體，激發出一種獨特的輝光，其能量比所吸收的光要略多一些，這種能量更高的輝光從微晶和水中帶走了熱量。
研究人員還設計了一種儀器來捕獲鐳射，就像一種微型牽引光束，能“拿住”一顆被液體包圍的奈米晶體。儀器還能投射出微晶的“影子”，讓研究人員通過觀察其運動的微小變化，來確定液體是否變冷。此外，他們還設計了一種微晶體，能在冷卻時從藍綠向紅綠變色，就像一種內置的彩色溫度計。
這一成果有助於實現“定點製冷”，比如將來可能用鐳射束給電腦晶片上的特定部分製冷，預防過熱，使其更高效地處理資訊；還可以在細胞分裂或自我修復時，用鐳射束將其某個部分冷卻，使生物過程慢下來，讓研究人員能看清它們是怎樣運作的，如冷卻神經網路中的單個神經元，使其沉默且不會傷害它，以看清它的鄰居是怎樣繞過其重新連接的。
迄今為止，該團隊只用單個奈米晶體證明了製冷效果，激發多個晶體需要更多的鐳射能量。鮑佐斯基表示，目前的鐳射製冷過程是能量密集型的，將來還要尋找提高效率的方法，使鐳射製冷技術就像鐳射加熱一樣，在製造、通訊、國防等領域獲得廣泛應用。
