常温常压下首次实现用激光制冷液体
- 发布时间：2015-11-18 10:29:30 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
科技日报北京11月17日电 （记者常丽君）总是用于加热的激光，在常温常压下竟然能给水或其他液体制冷。这是美国华盛顿大学（UW）研究人员发表在美国《国家科学院学报》上的最新研究成果，他们成功用红外激光将水冷却到36华氏度（约2.2℃），实现了这一领域的重大突破。
论文高级作者、该校材料科学与工程副教授皮特·鲍佐斯基称，这是第一次在常温常压下用激光束给水之类的液体制冷。洛斯阿拉莫斯国家实验室1995年曾证明了真空激光制冷，20年后UW的研究团队才在液体中予以证明。
研究团队选择了红外光作为制冷激光，因为红外光不会像可见光那样损伤生物体细胞。他们用红外激光照射悬浮于水中的微晶体，激发出一种独特的辉光，其能量比所吸收的光要略多一些，这种能量更高的辉光从微晶和水中带走了热量。
研究人员还设计了一种仪器来捕获激光，就像一种微型牵引光束，能“拿住”一颗被液体包围的纳米晶体。仪器还能投射出微晶的“影子”，让研究人员通过观察其运动的微小变化，来确定液体是否变冷。此外，他们还设计了一种微晶体，能在冷却时从蓝绿向红绿变色，就像一种内置的彩色温度计。
这一成果有助于实现“定点制冷”，比如将来可能用激光束给计算机芯片上的特定部分制冷，预防过热，使其更高效地处理信息；还可以在细胞分裂或自我修复时，用激光束将其某个部分冷却，使生物过程慢下来，让研究人员能看清它们是怎样运作的，如冷却神经网络中的单个神经元，使其沉默且不会伤害它，以看清它的邻居是怎样绕过其重新连接的。
迄今为止，该团队只用单个纳米晶体证明了制冷效果，激发多个晶体需要更多的激光能量。鲍佐斯基表示，目前的激光制冷过程是能量密集型的，将来还要寻找提高效率的方法，使激光制冷技术就像激光加热一样，在制造、通讯、国防等领域获得广泛应用。
