幾十年來(lái),，原子物理學(xué)家一直使用激光來(lái)降低原子“包裹”在氣體中的速度，然后將它們冷卻到絕對(duì)零以上來(lái)研究奇怪的量子特性,。今天,，研究團(tuán)隊(duì)使用類(lèi)似的方法成功冷卻對(duì)象。但是,，這次沒(méi)有使用激光器,。這項(xiàng)技術(shù)尚未在測(cè)試中得到證實(shí)，有朝一日可用于冷卻微電子技術(shù),。

物理學(xué)家創(chuàng)造了量子冷卻器

在典型的激光冷卻測(cè)試中，物理學(xué)家從相反方向?qū)⒓す馐┘拥街T如氦氣的氣體上,。當(dāng)原子向其中一個(gè)激光器移動(dòng)時(shí),，它們會(huì)精確地調(diào)整激光，以確保它吸收光子并獲得朝向中心的輕微背壓,。激光逐漸消耗原子動(dòng)能并將氣體冷卻到非常低的溫度,。

然而，密歇根大學(xué)安娜堡分校的物理學(xué)家Pramod Reddy試圖在不利用激光的特殊性質(zhì)的情況下冷卻物體,。他和他的同事們開(kāi)始使用由熒光屏中常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料 - 發(fā)光屏（LED）制成的小型設(shè)備,。 LED使用量子力學(xué)效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為光。粗略地說(shuō)，LED充當(dāng)電子產(chǎn)品的小“斜面”,。當(dāng)電壓按照正確的方向施加時(shí),，就像孩子的滑板一樣，電子被推向“燈”并最終超過(guò)它,。當(dāng)電子從“斜坡”滑落并進(jìn)入低能態(tài)時(shí),，會(huì)發(fā)射光子。

這項(xiàng)測(cè)試的關(guān)鍵是電子不會(huì)以相反的方向通過(guò)“燈”,，因此當(dāng)電壓反轉(zhuǎn)時(shí),，LED不會(huì)發(fā)光。實(shí)際上,，反轉(zhuǎn)電壓還抑制了器件的紅外輻射,，即通過(guò)夜視鏡觀察熱物體時(shí)所見(jiàn)到的廣譜光（包括熱）。

該方法有效地降低了器件的溫度,。同時(shí),，這意味著小型設(shè)備可以像微型冷凍機(jī)一樣工作，但必須靠近其他小物體放置,。 “如果你有冷熱的東西,，你可以換熱，”Lady說(shuō),。為了證明他們可以使用LED冷卻技術(shù),，科學(xué)家們已經(jīng)從另一個(gè)稱(chēng)為熱量計(jì)的熱測(cè)量設(shè)備中放置了幾十納米（相當(dāng)于幾百個(gè)原子寬度）的物體。由于量子隧道效應(yīng),，該距離足夠接近以增加兩個(gè)物體之間的光子傳輸,。這個(gè)光圈太小，光子有時(shí)會(huì)跳過(guò),。

較冷的LED從熱量計(jì)吸收更多光子,，并依靠毛細(xì)管作用從熱量計(jì)中移除熱量并將其溫度降低1/100°C。 Reddy等人向Nature報(bào)告了結(jié)果,。這本雜志幾天前出版,。這是一個(gè)很小的變化，但LED的尺寸也很小,，相當(dāng)于每平方米6瓦的能量通量,。相比之下，太陽(yáng)每平方米可提供約1000瓦的能量,。 Reddy等人相信通過(guò)減小孔徑并吸收LED中存儲(chǔ)的熱量,，最終可以將冷卻強(qiáng)度提高到這種強(qiáng)度。

該技術(shù)不能取代傳統(tǒng)的制冷技術(shù),，也不能冷卻低于約60開(kāi)爾文的材料,。然而,，斯坦福大學(xué)的理論物理學(xué)家Shanhui Fan沒(méi)有參與最新研究，但認(rèn)為它可能用于冷卻微電子學(xué),。在之前的工作中,，F(xiàn)an使用計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)，如果將LED放置在遠(yuǎn)離其他物體幾nm的位置,，LED可以產(chǎn)生顯著的冷卻效果,。今天他說(shuō)Lady和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在他們的實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了這個(gè)想法。