【中國制冷網(wǎng)】幾十年來(lái)，原子物理學(xué)家利用激光減緩在氣體中“四處亂跳”的原子的速度，并將其冷卻至略高于絕對零度，以研究它們怪異的量子性質(zhì)。如今，一個(gè)研究團隊利用類(lèi)似方法，成功地將物體冷卻。只不過(guò)，這次沒(méi)有利用激光。這種此前從未在試驗中得以展示的技術(shù)，或許有一天可被用于冷卻微電子組件。

　　普通的激光冷卻試驗中，物理學(xué)家將來(lái)自相反方向的激光發(fā)射到銣等氣體上。他們精確地調整激光，以保證如果原子朝著(zhù)其中一束激光移動(dòng)，會(huì )吸收光子并且獲得朝向中心的輕微后推力。激光會(huì )漸漸耗盡原子的動(dòng)能，從而將氣體冷卻至非常低的溫度。

　　不過(guò)，美國密歇根大學(xué)安娜堡分校應用物理學(xué)家Pramod Reddy想嘗試在不利用激光特殊性質(zhì)的情況下冷卻物體。他和同事從一個(gè)由通常在熒光屏中出現的半導體材料——發(fā)光二極管（LED）制成的小裝置入手。LED利用量子機械效應，將電能轉化成光。粗略地說(shuō)，LED充當了電子的小“坡道”。在正確的方向施加電壓，它會(huì )推動(dòng)電子沿著(zhù)“坡道”向上并最終翻越它，就像玩滑板的孩子。當電子從“坡道”上滑下并進(jìn)入較低能態(tài)時(shí)，便會(huì )釋放光子。

　　對于這項試驗來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵在于電壓被逆轉時(shí)LED不會(huì )釋放光線(xiàn)，因為電子無(wú)法在相反方向穿過(guò)“坡道”。事實(shí)上，逆轉電壓還抑制了該設備的紅外輻射——透過(guò)夜視鏡觀(guān)看熱物體時(shí)見(jiàn)到的廣譜光線(xiàn)（包括熱量）。

　　這種方式有效地讓設備變得更冷。同時(shí)，Reddy表示，這意味著(zhù)上述小裝置能像微型冰箱一樣運行，不過(guò)必須將其放到離另一個(gè)微小物體足夠近的地方。“如果你拿著(zhù)一個(gè)熱物體和一個(gè)冷物體，就能獲得熱量的輻射交換。”Reddy說(shuō)。為證實(shí)他們能利用LED冷卻，科學(xué)家將一個(gè)物體放到距另一個(gè)被稱(chēng)為量熱器的熱量測量裝置僅幾十納米（相當于幾百個(gè)原子的寬度）的地方。由于量子隧道效應的存在，這個(gè)距離近到足以增加兩個(gè)物體之間的光子轉移。這一孔隙是如此之小，以至于光子有時(shí)能跳過(guò)去。

　　較冷的LED吸收的來(lái)自量熱器的光子比它還回去的多，依靠毛細作用將熱量從量熱器帶走并使其溫度降低1/100攝氏度。Reddy和同事在日前出版的《自然》雜志上報告了這一成果。這是很小的變化，但LED的尺寸也很小，它相當于每平方米6瓦特的能量通量。相比之下，太陽(yáng)每平方米提供約1000瓦特能量通量。Reddy和同事認為，他們或許有一天能通過(guò)減少孔隙大小并且吸走LED內累積的熱量，將冷卻通量提升至這一強度。

　　該技術(shù)可能不會(huì )代替傳統制冷技術(shù)，或者將材料冷卻至約60開(kāi)爾文以下。但未參與最新研究的斯坦福大學(xué)理論物理學(xué)家Shanhui Fan認為，它或許有潛力被用于冷卻微電子元件。在此前工作中，Fan利用計算機模型預測，如果被放置在離另一個(gè)物體若干納米遠的地方，LED可產(chǎn)生相當大的冷卻效應。如今，他表示，Reddy及其團隊已在試驗中實(shí)現了這一想法。