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標(biāo)題: 首次實現(xiàn)用激光制冷液體 [打印本頁]

作者: 寂靜天花板 時間: 2015-11-20 18:36
標(biāo)題: 首次實現(xiàn)用激光制冷液體
自1960年激光發(fā)明以來，它們總是發(fā)出熱量,，或者作為一個用途廣泛的工具,，一種副產(chǎn)品，也經(jīng)常以一種虛構(gòu)的方式被用來征服銀河系的敵人,。
但是這些激光束卻從來沒有用來冷卻液體,。華盛頓大學(xué)的研究人員首次解決了這個存在了幾十年的難題，他們在現(xiàn)實條件下,，實現(xiàn)了用激光冷卻水和其它液體,。

這一研究成果發(fā)表于11月16日出版的《美國國家科學(xué)院院刊上》，該團隊利用紅外激光將水冷卻到36華氏度,，這是該領(lǐng)域的一項重大突破,。

“如果你看過電影星球大戰(zhàn)，就會知道電影里面的激光炮能夠使物體升溫,。而這一次,，是首次利用激光束在日常條件下冷卻像水這樣的液體，” 這篇論文的主要作者,，也是華盛頓大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)助理教授Peter Pauzauskie說,�,！斑@種做法是否能夠成功，確實是一個懸而未決的問題,，因為我們都知道,，水被光束照亮，就會變暖,�,！�

這個發(fā)現(xiàn)能夠幫助工業(yè)領(lǐng)域，利用集中光束在一個微小的面積里實現(xiàn)“點冷”操作,。舉個微處理器的例子,，可能會有那么一天，使用激光束來冷卻計算機芯片中的特定部件,，以防止過熱,，這樣也能讓信息處理的效率更高。

科學(xué)家們也能利用激光束,，在細(xì)胞分裂或自我修復(fù)時,，通過精確地冷卻細(xì)胞的一部分，減緩它們的分裂和自我修復(fù)過程,，從而讓研究人員有機會了解細(xì)胞是如何工作的,。也可以在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中單獨冷卻一個神經(jīng)元——只是讓這個神經(jīng)元不再活躍，并沒有損害它——通過這種方式來了解附近的神經(jīng)元如何繞過它以及實現(xiàn)自我修復(fù),。

“對于細(xì)胞如何分裂,，分子和酶如何實現(xiàn)它們的功能，還有許多令人感興趣的方面,，但在以往卻沒有辦法做到通過冷卻的方式來研究它們的特性,，” Pauzauskie說，他也是來自華盛頓州里奇蘭,，美國能源部的太平洋西北國家實驗室的科學(xué)家�,！袄眉す饫鋮s,，有點像將電影中的生命的活動過程進行慢動作展示，優(yōu)點是,，你不需要冷卻整個細(xì)胞,，如果冷卻整個細(xì)胞就會殺死它或改變它的行為�,！�

華盛頓大學(xué)的研究團隊選用紅外光作為冷卻激光,，實現(xiàn)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，因為可見光會對細(xì)胞有破壞作用,，能夠?qū)⑺鼈儭皶駛�,。他們證實激光也能冷卻鹽水和細(xì)胞培養(yǎng)基(在遺傳和分子研究領(lǐng)域常用),。

為了實現(xiàn)這項突破，華盛頓大學(xué)研究團隊使用了商業(yè)激光領(lǐng)域常見的一種材料,，但本質(zhì)上卻與激光現(xiàn)象相反,。他們用紅外激光照射一個懸浮在水中的微小晶體，激發(fā)出一種獨特的光線,，這個光線的能量比光吸收的能量要稍微多一點,。

這種高能光從晶體和包圍著它的水中帶走了熱量。首次激光冷卻過程是1995年美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室在真空條件下實現(xiàn)的,，近20年后在液體中,，再次實現(xiàn)了這個過程。

通常情況下,，激光晶體的生長是一個昂貴的過程,，需要花費大量的時間和美元，只能生產(chǎn)僅僅一克材料,。華盛頓大學(xué)的研究團隊還發(fā)明了一個低成本的水熱方法,，可用于制造著名的激光晶體，以更加快捷,、低成本和可擴展的方式實現(xiàn)激光冷卻應(yīng)用,。

華盛頓大學(xué)的研究團隊還設(shè)計了一種儀器，使用激光阱(類似于微牽引光束),，將一個侵入液體中的納米晶體“困在”液體室里,，并用激光照射它。為了確定液體是否冷卻,，這個儀器能夠投射粒子的“影子”,，通過這種方式研究人員能夠觀察它運動過程中每分每秒的變化。

當(dāng)周圍的液體變冷時,，被困住的顆粒就會慢下來,，從而讓研究團隊清楚地觀察冷卻效果。他們還設(shè)計了一種晶體,，當(dāng)冷卻時能夠?qū)崿F(xiàn)從藍綠到泛紅的顏色變化,，就像一個內(nèi)置的彩色溫度計。

“這個項目的真正挑戰(zhàn)是建造一個儀器,，以及設(shè)計一種方法,，利用與困住晶體相同光線的特征，也能夠確定這些納米晶體的溫度,，”論文的主要作者派登羅德說,，他剛剛獲得威斯康辛大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)博士學(xué)位，目前在英特爾工作,。

到目前為止,，華盛頓大學(xué)的研究團隊僅僅展示了單一納米晶體的冷卻效果,，而激發(fā)多個晶體需要更多的激光能。激光冷卻過程目前比較耗能,，Pauzauskie說,，下一步的研究包括尋找提高效率的方法。

有一天,，冷卻技術(shù)本身也可以通過高功率激光,，用來實現(xiàn)制造、電信或國防領(lǐng)域應(yīng)用,，而目前高功率激光往往容易過熱以及將物體融化,。

“因為利用激光冷卻液體之前是不可能做到的，所有現(xiàn)在人們不會一下子就想到如何利用這項技術(shù)來解決問題,，”他說,。“我們就感興趣的是,，我們的研究對其他科學(xué)家或企業(yè)的想法產(chǎn)生何種影響,，會不會影響他們的基礎(chǔ)研究或底線，讓他們不再墨守成規(guī)或固執(zhí)己見,�,！�

作者: negtive 時間: 2015-11-20 19:45
孤島危機里外星武器有望實現(xiàn)了。

作者: 小老任 時間: 2015-11-20 20:46
激光可以制冷,，美國人真會玩

作者: pigcanfly 時間: 2015-11-20 22:25
關(guān)鍵點是激光制冷液體,，激光制冷早就是舊聞了~~~我在高中是學(xué)校安排去科大參觀，去科大的微尺度實驗里面有個實驗就是這個,。用激光從6個方向同時照射,，可以使熱運動近乎停止。據(jù)說可讓光子滯留

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