Микроскопический термоэлектрический холодильник, занимающий всего один кубический микрометр, был разработан калифорнийскими физиками.
Команда Криса Регана из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработала устройство, которое они называют «самым миниатюрным холодильником в мире» — это термоэлектрическое охлаждающее устройство, размеры которого составляют всего около 100 нанометров. Такие микроскопические «холодильники» могут стать ключевым элементом в разработке новых технологий для предотвращения перегрева микроэлектроники. Подробности исследования представлены в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Термоэлектрогенераторы преобразуют температурный перепад в электрический потенциал. Для реализации этого процесса, например, используются, эффект Зеебека с цепью из разных проводников, между которыми помещают полупроводник. Даже небольшое различие в температуре между ними создает ток, и инженеры уже ищут способы использовать этот эффект для питания компактной электроники: например, фитнес-браслетов.
В некоторых случаях ситуация может меняться: при прохождении тока через такую систему проводники с разными характеристиками могут нагреваться или охлаждаться. Аналогичный подход был использован Крисом Реганом и его командой. Чтобы получить отдельные кристаллы полупроводников (теллурида висмута и сурьмы-висмута), исследователи использовали «метод скотча», который ранее позволил получить первые образцы графена — путем наклеивания клейкой ленты и резкого ее отрывания.
Используя эти кристаллы, ученым удалось создать микроскопическое термоэлектрическое устройство, объем которого составляет всего один кубический микрометр, что позволило продемонстрировать его способность к охлаждению. По словам исследователей, этот объем настолько мал, что даже ногти на пальцах человека генерируют примерно в тысячу раз больше тепла каждую секунду. «Мы превзошли предыдущий рекорд миниатюрности термоэлектрических холодильников более чем в десять тысяч раз», — говорит Один из авторов работы — Синь-И Лин (Xin Yi Ling). Они считают, что данные имеют значительный практический потенциал.
«Учитывая его чрезвычайно малый размер, он работает в миллионы раз быстрее, чем холодильник того же объема, равного кубическому миллиметру, и во столько же раз быстрее, чем холодильник, используемый на кухне», — поясняет Реган. В перспективе, огромное количество таких микроскопических «морозилок» может применяться для точечного и контролируемого охлаждения микроэлектронных компонентов.