จุดควอนตัมสามารถทำให้ตัวเองเย็นลงได้โดยการเปลี่ยนแสงพลังงานต่ำให้เป็นโฟตอนที่พลังงานสูง ซึ่งถูกแผ่ออกไป แนวคิดนี้ซึ่งขัดแย้งกับฟิสิกส์คลาสสิก อาจหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้พลังงานเพื่อลดอุณหภูมิ แม้ว่าเศรษฐกิจจะเป็นที่น่าสงสัย แม้แต่ในโลกที่กำลังดิ้นรนเพื่อรักษาความเย็นก็ตาม
เป็นครั้งคราว ผู้อยู่อาศัยในเขตภูมิอากาศอบอุ่นจะถูกโจมตีด้วยโฆษณาออนไลน์สำหรับอุปกรณ์ทำความเย็นแบบพกพาที่ฟังดูน่าดึงดูด จนกว่าคุณจะรู้ว่าพวกเขาทำลาย- เนื่องจากนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ถือว่านี่เป็นกฎในฟิสิกส์ทั้งหมดซึ่งมีโอกาสน้อยที่สุดแฟนๆ ที่มีราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์อาจจะไม่ละเมิดสิ่งนี้สำหรับคุณ ดังนั้นควรคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่จะมีการหลอกลวงด้วย
เมื่อแรกพบ งานใหม่ที่นำโดยศาสตราจารย์ยาสุฮิโระ ยามาดะ แห่งมหาวิทยาลัยชิบะอาจดูคล้ายกัน แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น ฟิสิกส์ที่ละเมิดนั้น แม้จะดีพอสำหรับหลักสูตรเบื้องต้นและสถานการณ์ส่วนใหญ่ แต่ก็แสดงให้เห็นว่ามีข้อยกเว้นอยู่แล้ว Yamada และเพื่อนร่วมงานได้ใช้ประโยชน์จากสิ่งเหล่านี้เพื่อทำให้จุดควอนตัมเย็นลงและคริสตัลที่อยู่รอบๆ พวกมันมากกว่าที่คาดไว้
ทีมงานใช้ปรากฏการณ์โฟโตลูมิเนสเซนซ์แบบต้านสโตกส์ โดยที่โฟตอนถูกดูดซับและปล่อยออกมาด้วยพลังงานที่สูงกว่า ในโฟโตลูมิเนสเซนซ์ปกติ ดังที่เห็นในเป็นวัสดุดูดซับแสงและปล่อยออกมาในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าซึ่งมีพลังงานน้อยกว่า
การเรืองแสงด้วยแสงแบบธรรมดานั้นค่อนข้างอธิบายได้ง่าย โมเลกุลที่ดูดซับจะผ่อนคลายเล็กน้อยและสูญเสียพลังงานบางส่วนก่อนที่จะฉายรังสีอีกครั้ง การเพิ่มพลังงานพิเศษให้กับระบบเป็นเรื่องยากมาก
เมื่อแสงตกกระทบเซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กตรอน และ "รู" ที่มีประจุบวก ซึ่งเรียกรวมกันว่า, ได้รับการปล่อยตัว การผลิตนี้เป็นพื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์
อย่างไรก็ตาม ในหลาย ๆ สถานการณ์ แทนที่จะผลิตไฟฟ้า อิเล็กตรอนและรูจะรวมตัวกันอีกครั้งและปล่อยแสงออกมาอีกครั้ง น่าเสียดายที่เมื่อการผลิต exciton สูงเกินไปสำหรับอวกาศ exciton จะเกิดการรวมตัวกันใหม่ของ Auger โฟตอนที่ได้จะมีความยาวคลื่นสั้นมาก แทนที่จะเป็นแสงที่มองเห็นได้ ทำให้เซมิคอนดักเตอร์อุ่นขึ้น
อาจดูเหมือนว่าเราถึงวาระที่จะต้องทำให้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความร้อนสูงเกินไปเย็นลงโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม เช่น การเป่าลมเหนือพวกมัน อย่างไรก็ตาม Yamada และผู้เขียนร่วมทราบดีว่าในโฟโตลูมิเนสเซนซ์แบบต้าน Stokes การสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายคริสตัลของเซมิคอนดักเตอร์จะส่งพลังงานให้กับ exciton ทำให้เกิดการปลดปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าที่ทำให้เกิดพวกมัน ในกระบวนการนี้ ความร้อนจะถูกกำจัดออกไป
ปัญหาที่นี่คือประสิทธิภาพการปล่อยมลพิษของ Anti-Stokes ไม่เคย 100 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่โฟตอนที่พลังงานสูงกว่าบางตัวจะพาความร้อนออกจากระบบ ส่วน exciton อื่นๆ จะผลิตความร้อนมากกว่าภายใต้การรวมตัวใหม่ของสว่าน ความท้าทายคือการได้รับประสิทธิภาพสูงพอที่จะทำให้ความเย็นมีมากกว่าการทำให้ร้อนขึ้น
“ความพยายามในการบรรลุการระบายความร้อนด้วยแสงในเซมิคอนดักเตอร์ต้องเผชิญกับความยากลำบากหลายประการ โดยหลักแล้วเนื่องมาจากความท้าทายในการเข้าถึงประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซเกือบ 100% และการระบายความร้อนที่แท้จริงนั้นทำได้ยาก แม้ว่าจุดควอนตัมมีแนวโน้มว่าจะมีประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซสูง แต่ก็ไม่เสถียรอย่างฉาวโฉ่ และการสัมผัสกับอากาศและการส่องสว่างอย่างต่อเนื่องทำให้ประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซลดลง ดังนั้นเราจึงมุ่งเน้นไปที่โครงสร้างที่มั่นคงที่เรียกว่า 'dots-in-crystals' ซึ่งอาจเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้” Yamada กล่าวในคำแถลง-
ทีมงานสร้างคริสตัลเพอร์รอฟสไกต์ ซึ่งเป็นโครงสร้างมหัศจรรย์ที่เพิ่งเริ่มเปลี่ยนแปลงพร้อมทั้งนำเสนอสินค้าที่หลากหลาย-
ผลการทำความเย็นนั้นมีจำกัดโดยเนื้อแท้ เนื่องจากที่ความเข้มต่ำ แสงจะไม่สามารถบรรลุผลได้มากนัก และเมื่อความเข้มเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลง อย่างไรก็ตาม ทีมงานของ Yamaba แสดงให้เห็นว่าด้วยคริสตัลที่อยู่รอบๆ อย่างเหมาะสมและการเลือกความเข้มของแสงอย่างระมัดระวัง พวกเขาสามารถทำความเย็นจุดควอนตัมอุณหภูมิห้องลงได้ 9 °C (16 °F) ซึ่งไม่ได้ลดระดับดอทอินคริสตัลลงไปแม้แต่อุณหภูมิภายในตู้เย็นในครัวเรือน อย่างไรก็ตาม ในบริบทของการประมาณการก่อนหน้านี้ว่าเพดานจะมีอุณหภูมิ 1 °C (1.8 °F) ก็ถือว่าน่าประทับใจมาก
การสมัคร (ถ้ามี) มีแนวโน้มที่จะจำกัดให้อยู่ในสถานการณ์ที่มีความเชี่ยวชาญสูงเท่านั้น คุณอาจไม่เคยทำให้ห้องของคุณเย็นลงด้วยการเปิดไฟ แต่คุณยังมีโอกาสที่ดีกว่าอยู่กับแฟน ๆ ที่ไม่ปฏิเสธวิทยาศาสตร์
แสงเคยใช้ในการทำความเย็นมาก่อน และแท้จริงแล้วเป็นวิธีมาตรฐานในการนำอะตอมเข้ามาใกล้จำนวนน้อยมาก- อย่างไรก็ตาม นั่นเป็นวิธีการที่แตกต่างออกไปมาก โดยใช้แรงกดของเลเซอร์และคิดว่าไม่เหมาะที่จะขยายขนาด
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในนาโนจดหมาย-
