Laserski 'zamrznjeni žarek' bi lahko spremenil hladilne biološke laboratorije, računalniške procesorje
Ko ljudje ugotovijo, da pišete o znanosti, skoraj vedno začnejo postavljati vprašanja. Eno najpogostejših vprašanj: Zakaj mi znanost ne more dati mikrovalovne pečice? Ali zakaj je stvari toliko lažje ogrevati kot pa hladiti? Odgovor je, da je vnos energije v sistem lahko zelo preprost - stvar preprosto razstrelite z energijo, da se njeni atomi začnejo gibati - medtem ko odstranjevanje energija zahteva veliko bolj zapleten postopek, da se posebej duši ne glede na to, kakšno atomsko gibanje že obstaja. Na videz se zdi, da te povratne mikrovalovne pečice morda nikoli ne bomo dobili, ampak ta teden napovedovali raziskovalci velik preboj za biologijo in morda še veliko več, v obliki laserja, ki lahko učinkovito hladi tekočine.
No, nekaj tekočin. Tega še ni mogoče uporabiti za hlajenje šestih paketov piva (še), ker je morala ekipa Univerze v Washingtonu, da bi se ohladila s tem novim laserjem, tekočino zakleniti s posebej izdelanimi nanokristali. Ko se ti nanokristali vzbudijo z določeno vrsto infrardeče svetlobe, oddajajo sij z nekoliko več energije kot prvotno absorbirani kristali - in ta razlika se vpije nazaj iz okoliške tekočine in jo ohladi. Z osvetlitvijo njihove kristalno vezane tekočine lahko ekipa povzroči, da svojo toplotno energijo oddaja kot svetlobo. Podoben pristop so že poskusili v vakuumu, vendar je to resnično v resničnih razmerah.
Ta instrument, ki so ga zgradili inženirji UW (od leve) Peter Pauzauskie, Xuezhe Zhou, Bennett Smith, Matthew Crane in Paden Roder (nepikcionirano), je prvič uporabil infrardečo lasersko svetlobo za hlajenje tekočin. Dennis Wise / Univerza v Washingtonu
Njihov pristop je lahko vzorec posebej ohladil za približno 36 stopinj Fahrenheita. To se morda ne sliši veliko (ni), toda tisto, kar ločuje to metodo, je, kako fizično so lahko lokalizirani njeni učinki. Ekipa je zasnovala tudi 'lasersko past', ki lahko zadrži določeno celico ali delce, ki nas zanimajo, ujete na enem mestu, tako da lahko tekočino znotraj tega mesta ohladimo z novim hladilnim laserjem. Z ohlajanjem le ene točke v večjem sistemu ekipa upa, da bo raziskovalcem podelila izjemno pomembne nove sposobnosti.
Prva med njimi je sposobnost hitre in natančne zaustavitve posamezne celice na mestu ali celo do počasi počasnih minutnih odsekov znotraj te celice. Lahko se uporablja za hlajenje posameznih nevronov znotraj funkcionalnih skupin, tako da lahko ekipa preuči, kako se informacije usmerjajo okoli težave, vendar kljub temu pusti nevrone nepoškodovane, da se lahko sčasoma vrne v splet. Lahko bi prilagodili kinetiko samo ene reakcije, da bi ugotovili vlogo tega koraka v verigi, ali jo upočasnili, da je mehaniko lažje opazovati.
Usmerjeno hlajenje bi lahko uporabili tudi veliko širše, morda za hlajenje majhnih, visoko vročinskih površin v računalniških sistemih. Lasersko hlajenje verjetno ne bi bilo strašno energetsko učinkovito, vendar bi tudi izničilo potrebo po zapletenih cirkulacijskih sistemih znotraj tekočinsko hlajenih ploščadi; z laserskim hlajenjem lahko preprosto vstavite vzorec kristalne tekočine na matrico procesorja (ali kar koli drugega) in ga ohranite skozi vhod IR svetlobe. Ne bi potreboval nobenega oboževalca niti ne bi ustvaril nobenega hrupa.
To je vrsta preboja, ki še nekaj mesecev po objavi ne bo zares vznemirljiv, ko bodo drugi nepovezani raziskovalci imeli priložnost videti potencial in si predstavljati njegovo vlogo na svojem področju. Če je tehnologijo mogoče izpopolniti, da postane bolj učinkovita in razširljiva, bodo zanjo skoraj zagotovo našli načine uporabe, ki si jih izumitelji niso predstavljali.
Ko bodo to storili, bodite prepričani, da bomo prejeli članek, ki vas obvešča, kako deluje.