固態量子冰櫃

固態量子冰櫃是一款新型制冷機，其製冷元件由48個利用特定材料製成的微小“三明治”組成。它利用了微型和納米結構的量子物理學原理，可將一個比自身體積大得多的物體冷卻到極其低的溫度。

基本介紹

• 中文名：固態量子冰櫃
• 類型：新型制冷機
• 利用：微型和納米結構的量子物理學原理
• 特點：冷卻比自身體積大得多的物體

基本簡介

固態量子冰櫃是由美國國家標準與技術研究院的研究人員研製的新型制冷機，它利用了微型和納米結構的量子物理學原理，可將一個比自身體積大得多的物體冷卻到極其低的溫度。

製冷原理

固態量子冰櫃

固態量子冰櫃的製冷元件中的“三明治”結構為一層普通金屬、一層1納米厚的絕緣層和一層超導金屬。當施加電壓時，最熱的電子會從普通金屬層經過絕緣體層“隧穿”到超導金屬層。普通金屬層的溫度急劇下降，從而耗盡被冷卻物體的電子能量和振動能量，達到製冷效果。

通過顯微機械加工工藝，還可以將冷卻元件“貼”在銅板或其他物體上，製冷完畢後又能夠方便地移除。

製冷效果

這款量子冰櫃可以將一塊邊長2.5厘米、厚3毫米的銅板從290毫開爾文冷卻到256毫開爾文，製冷過程歷時約18小時。

其冷卻能力卻與一台能為林肯紀念堂（占地約2000多平方米）這樣規模的建築物降溫的窗式空調相當。

外觀結構

這款量子冰櫃原型的外形尺寸僅約幾英寸（1英寸=2.54厘米）大小，其製冷元件由48個利用特定材料製成的微小“三明治”組成。

人們可以將任何合適的物體放置在製冷區，待冷卻好以後再取走，使用方式與通用的廚房冰櫃別無二樣。

未來套用

利用納米結構的量子力學實現冷卻的技術有望提供一個緊湊、便利的製冷方式，使先進感測器的溫度能夠低於標準的低溫學溫度——300毫開爾文（MK），從而提高其性能，以用於量子信息系統、望遠鏡攝像機或尋找神秘的暗物質和暗能量。而在以往，這樣的低溫條件通常要使用液態氦才能製造出來。

美國發明

2013年3月，美國科學家展示了他們最新研製的一款固態量子冰櫃，這款制冷機利用納米結構物理學原理，可將一個比自身體積大得多的物體冷卻到極其低的溫度。

美國國家標準與技術研究院的研究人員研製出一款固態量子冰櫃。項目負責人喬爾烏洛姆說，在試驗中“我們利用納米結構的量子力學來冷卻銅塊，而銅幾乎是這種製冷元件重量的100萬倍。

該研究團隊此前已經演示過這種基本的冷卻方法，但現在已能夠將其套用於冷卻較大的物體。並且，他們開發了一種顯微機械加工工藝，可以將冷卻元件“貼”在銅板或其他物體上，製冷完畢後又能夠方便地移除。