Ученым удалось изготовить охлаждающий элемент из полупроводниковых пластинок

N+1Наука

Физики создали самый маленький термоэлектрический холодильник

Никита Козырев

William Hubbard et al. / ACS Nano, 2020

Ученым из Лос-Анджелеса удалось изготовить охлаждающий элемент из полупроводниковых пластинок с толщиной всего 100 нанометров, что на несколько порядков меньше характерных размеров предыдущих рекордно малых охлаждающих устройств. Исследователи показали, что созданный элемент при подаче на него электрического тока может охлаждаться на 21 кельвин относительно комнатной температуры, и что изменение температуры в столь малых устройствах можно измерять по размеру сконденсировавшихся на них капель. Как пишут авторы в статье, опубликованной в журнале ACS Nano, такие маленькие охладители работают эффективнее и быстрее своих полноразмерных аналогов, а их промышленное использование может привести к революции в электроэнергетике и технологиях производства охлаждающих элементов.

Термоэлектрические охладители — распространенные устройства, работающие на основе эффекта Пельтье, а именно явления переноса тепловой энергии между разнородными проводниками (чаще — полупроводниками) при протекании через них электрического тока. Они компактны и надежны, так как в них отсутствуют подвижные элементы, поэтому часто находят себе применение, однако в эффективности такие устройства все же уступают повсеместно встречающимся холодильникам на основе компрессоров.

Для повышения эффективности объемных термоэлектрических охладителей нужны материалы с высокой проводимостью (чтобы уменьшить нежелательный нагрев), с малой теплопроводностью (чтобы успешно сохранять большой градиент температур) и большим коэффициентом Зеебека. На практике крайне сложно обнаружить или создать материал, удовлетворяющий всем перечисленным требованиям, поэтому в попытке улучшить характеристики объемных устройств на основе эффекта Пельтье физики исследуют те же явления, но на наномасштабе. Аргументируется это тем, что в двумерных (на самом деле просто очень тонких) структурах на руку ученым могут сыграть квантовые эффекты: электронный конфайнмент и рассеяние фононов на границах материала могут уменьшать отношение теплопроводности и проводимости образца.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА

В России и США разрабатываются новые модели стратегических бомбардировщиков

Популярная механика
Искусство в интерьере Искусство в интерьере

Подборка квартир, где арт-объекты удачно вписаны в пространство

AD
Самый знаменитый монгол Самый знаменитый монгол

Чингисхан по праву входит в пантеон величайших завоевателей

Дилетант
Семь навыков высокоэффективных людей Семь навыков высокоэффективных людей

Мощные инструменты развития личности

kiozk originals
Сотни съемок и обложка с икрой: что Моника Беллуччи сделала для моды Сотни съемок и обложка с икрой: что Моника Беллуччи сделала для моды

Главные модные достижения одной из самых красивых актрис в истории

Esquire
Почему в XIX веке фермеры заказывали парадные портреты своих толстых коров, свиней и овец Почему в XIX веке фермеры заказывали парадные портреты своих толстых коров, свиней и овец

Толстый скот хорош во все времена. Портреты с ним — удовольствие не из дешевых

Maxim
Красоты мира. Тест-драйв Volkswagen Arteon и Kia Stinger Красоты мира. Тест-драйв Volkswagen Arteon и Kia Stinger

У особых машин свой рынок, в котором не работают привычные правила конкуренции

РБК
8 крутых машин, которые изменили мир 8 крутых машин, которые изменили мир

Восемь лучших машин из лучших, которые помогли изменить мир таким

Популярная механика
15 деталей, которые ты, скорее всего, пропустил в фильме «Рокки» 15 деталей, которые ты, скорее всего, пропустил в фильме «Рокки»

Знал ли ты, что Рокки Бальбоа на самом деле победил Аполло Крида в первом бою?

Maxim
Ослабленная связь коры и таламуса нарушила социализацию мышей Ослабленная связь коры и таламуса нарушила социализацию мышей

Из-за социальной изоляции в раннем возрасте у мышей нарушается связь в мозге

N+1
Разбор гардероба: 5 основных правил Разбор гардероба: 5 основных правил

«В шкафу нет места, а надеть нечего» — знакомо?

Psychologies
«Отказываться от транспортного налога нельзя». Что будет с ценами на АЗС «Отказываться от транспортного налога нельзя». Что будет с ценами на АЗС

Что сегодня влияет на стоимость топлива и стоит ли ждать роста цен

РБК
В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»? В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»?

История появления названия автомобильной марки Mercedes

Maxim
Не работайте с мудаками Не работайте с мудаками

Что делать, если мудаки вокруг вас?

kiozk originals
Избыточные иллюстрации помешали детям понять прочитанное Избыточные иллюстрации помешали детям понять прочитанное

Если картинок слишком много, то эффективность обучения чтения под вопросом

N+1
Если не Windows, то кто? Почему операционка Microsoft всех победила Если не Windows, то кто? Почему операционка Microsoft всех победила

История популярности самой ненавистной операционной системы в истории

Maxim
Нашу реальность поставили под сомнение Нашу реальность поставили под сомнение

Парадокс, который ставит под сомнение представления о физической реальности

Популярная механика
Эффективный руководитель Эффективный руководитель

Книга, которая поможет повысить продуктивность работы

kiozk originals
Психологический портрет Психологический портрет

Как стресс влияет на кожу и почему в XXI веке от воспалений лечат психотерапевты

Glamour
9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР 9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР

Видеоклип в Стране Советов считался чуждым разлагающим продуктом

Maxim
Одна вокруг света: рисовые поля и лаосские пионеры Одна вокруг света: рисовые поля и лаосские пионеры

89-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Двери сознания Двери сознания

Где прячется человеческое «я»

Вокруг света
Питьевая вода Питьевая вода

История питьевой воды и способы сохранить ее запасы для будущих поколений

kiozk originals
7 ранних признаков проблем с печенью, вызванных алкоголем 7 ранних признаков проблем с печенью, вызванных алкоголем

Заболевания печени — это совсем не шутки

Playboy
Интроверты​​​​ Интроверты​​​​

Как использовать особенности своего характера

kiozk originals
Черепахи оказались санитарами австралийских рек Черепахи оказались санитарами австралийских рек

Черепахи питаются падалью, помогая восстановить качество воды после гибели рыб

N+1
10 фактов о реальных пиратах 10 фактов о реальных пиратах

10 фактов о «хищниках», державших в страхе моря и океаны

Популярная механика
Дышите глубжe Дышите глубжe

Как сказал Будда: «Медитация устраняет страдания, причиняемые неукрощенным умом»

Vogue
«Я работаю на два или три года вперёд и очень редко бываю в сегодняшнем дне». Джефф Безос — о фокусе на клиентах, а не конкурентах, и безусловной любви «Я работаю на два или три года вперёд и очень редко бываю в сегодняшнем дне». Джефф Безос — о фокусе на клиентах, а не конкурентах, и безусловной любви

Джефф Безос — о связи инноваций с долгосрочным планированием

Inc.
Мир по «Звездным войнам» Мир по «Звездным войнам»

Что «Звездные войны» могут рассказать нам о мире, в котором мы живем

kiozk originals
Открыть в приложении