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

Водородная кругосветка Водородная кругосветка

Кругосветное путешествие катамарана Energy Observer

Популярная механика
Эльф из Санкт-Петербурга Эльф из Санкт-Петербурга

Как Роман Любимцев из Санкт-Петербурга перевернул мир кайтбординга

Популярная механика
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Борьба с эпидемией: какая инфекция губит кофе и что будет дальше Борьба с эпидемией: какая инфекция губит кофе и что будет дальше

Грибок уже уничтожил плантации кофе во многих странах мира

Популярная механика
Портфолио бедности Портфолио бедности

Как бедняки живут на $2 в день

kiozk originals
Как правильно бегать в холодное время года Как правильно бегать в холодное время года

Как бегать все восемь осенне-зимних месяцев с пользой для здоровья?

Maxim
Сердце: история Сердце: история

Все тайны работы важнейшего органа нашего тела

kiozk originals
Интервью с предпринимателем о технологическом бизнесе в России Интервью с предпринимателем о технологическом бизнесе в России

Разговор с Максимом Нальским с ним об отечественной IT-индустрии

СНОБ
Почему отекает лицо и как с этим бороться? Почему отекает лицо и как с этим бороться?

Отечность — эстетическая проблема, с которой сталкивается каждый из нас

Esquire
Блюда из грибов: нереально вкусные и простые в приготовлении рецепты Блюда из грибов: нереально вкусные и простые в приготовлении рецепты

Грибные блюда на любой вкус, которые сможет приготовить даже новичок

Playboy
5 мест, которые страны запрещают показывать на картах Гугла 5 мест, которые страны запрещают показывать на картах Гугла

В некоторые места не возбраняется съездить, но вот смотреть на картах нельзя

Maxim
Эссенциализм Эссенциализм

Путь к простоте

kiozk originals
Такого Джуда Лоу вы еще не видели. Хоррор-сериал «Третий день» с аллюзиями на Брекзит Такого Джуда Лоу вы еще не видели. Хоррор-сериал «Третий день» с аллюзиями на Брекзит

«Третий день» — необычный фолк-хоррор

Forbes
Бесконечная игра Бесконечная игра

В бизнесе побеждает тот, кто не участвует в гонке

kiozk originals
Компульсии помешали мозгу подростков обучиться адаптивному поведению Компульсии помешали мозгу подростков обучиться адаптивному поведению

Как склонность к навязчивым действиям мешает адаптироваться в изменениям в жизни

N+1
Таможня отбирает добро: 12 провалов контрабандистов Таможня отбирает добро: 12 провалов контрабандистов

Опытный таможенник даже тюбик зубной пасты открывает с большой осторожностью

Maxim
Чем закончились эксперименты с безусловным базовым доходом в пяти странах Чем закончились эксперименты с безусловным базовым доходом в пяти странах

Сколько человеку денег не дашь — всё равно потратит!

Maxim
Перевернутые кораблики отправили в плавание по левитирующему слою жидкости Перевернутые кораблики отправили в плавание по левитирующему слою жидкости

Что будет с объектами, если сила тяжести поменяет свое направление?

N+1
Если вы заблудились в лесу: инструкция по выживанию от психолога Если вы заблудились в лесу: инструкция по выживанию от психолога

Руководство по выживанию в лесу

Psychologies
Риф Риф

Отрывок из нового романа Алексея Поляринова «Риф»

Esquire
Первая серийная убийца в США явилась на казнь в свадебном платье Первая серийная убийца в США явилась на казнь в свадебном платье

Лавиния Фишер считается первой преступницей, серийной убийцей – женщиной в США

Cosmopolitan
Семь навыков высокоэффективных людей Семь навыков высокоэффективных людей

Мощные инструменты развития личности

kiozk originals
Без вины виноватая Без вины виноватая

Чувство вины способно разрушить нашу жизнь

Лиза
Все наоборот: как работает метод парадоксального вмешательства Все наоборот: как работает метод парадоксального вмешательства

Порой психологи используют удивительные приемы в терапии

Psychologies
Искусство радоваться мелочам Искусство радоваться мелочам

Иногда полезно посмотреть на собак и детей и поучиться у них счастью

Psychologies
Редкие львинохвостые макаки приспособились жить рядом с людьми Редкие львинохвостые макаки приспособились жить рядом с людьми

Макаки научились находить пищу в человеческих поселениях и стали больше отдыхать

N+1
Алесь Адамович Алесь Адамович

Опыт, пережитый Адамовичем во время войны, определил его мировоззрение

Дилетант
Почему все больше знаменитостей занимаются производством вина (и почему это вино, как правило, плохое) Почему все больше знаменитостей занимаются производством вина (и почему это вино, как правило, плохое)

Почему голливудские звезды, выпускающие вино, на самом деле убивают малый бизнес

Esquire
Девочки, которые превращаются в мальчиков в 12, — феномен гуэведосе Девочки, которые превращаются в мальчиков в 12, — феномен гуэведосе

В Доминиканской Республике есть деревня, отличающаяся от других

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

История появления названия автомобильной марки Mercedes

Maxim
Открыть в приложении