Калифорнийские физики получили микроскопический термоэлектрический холодильник объемом всего в один кубический микрометр.
На микрофотографии показана область охлаждающегося контакта между полупроводниками / ©Regan Group, UCLA
Команда Криса Регана (Chris Regan) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) представила «самый миниатюрный холодильник в мире» — термоэлектрическое охлаждающее устройство размером всего около 100 нанометров. Возможно, такие «холодильники» станут основой новых технологий для борьбы с перегревом микроэлектроники. О разработке авторы пишут в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Термоэлектрогенераторы позволяют использовать разницу в температурах для получения электрического потенциала. Для этого применяют, например, 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.
Но возможно и обратное преобразование: при подаче в подобную систему тока проводники с различными свойствами могут нагреваться или охлаждаться. Такое решение использовал и Крис Реган со своими коллегами. Для получения отдельных кристаллов полупроводников (теллурида висмута и сурьмы-висмута) ученые применили «метод скотча», когда-то позволивший получить и первые образцы графена — наклеив клейкую ленту и резко оторвав ее.
Из таких кристаллов ученые и собрали микроскопическое термоэлектрическое устройство общим объемом всего один кубический микрометр, продемонстрировав его способность охлаждаться. Как отмечают исследователи, этот объем так невелик, что даже ногти на наших пальцах прибавляют примерно в тысячу раз больше каждую секунду. «Мы побили рекорд миниатюрности термоэлектрических холодильников более чем в десять тысяч раз», — говорит Синь-И Лин (Xin Yi Ling), один из авторов работы. В таких размерах они видят большой практический потенциал.
«Благодаря своей крошечной величине он работает в миллионы раз быстрее, чем такой же холодильник объемом в кубический миллиметр, и еще в миллионы раз быстрее, чем холодильник на вашей кухне», — объясняет Реган. Возможно, в будущем мириады подобных микроскопических «морозилок» будут точечно и управляемо охлаждать микроэлектронику.
