Dokładniej rzecz ujmujący, chodziło o szukanie metod pozwalających na wydajne ich chłodzenie. Być może najdziwniejsza z nich została niedawno opracowana przez inżynierów z japońskiego Uniwersytetu Chiba. Ci, jak wyjaśniają w artykule swojego autorstwa, zamieszczonym w NanoLetters, wykorzystali do realizacji tego celu… światło.
Czytaj też: Rewolucja w produkcji wodoru. Te niezwykłe kryształy przyspieszają proces aż 200 razy
To dość nietypowe podejście, gdyż światło kojarzy się raczej z podgrzewaniem obiektów, na które zostanie skierowana jego wiązka, a nie obniżaniem ich temperatur. I choć już wcześniej istniały pogłoski wskazujące na możliwość chłodzenia z udziałem światła, to dzięki ostatnim eksperymentom udało się wykazać, że taka opcja jest zdecydowanie bardziej rozległa niż można było zakładać.
Wszystko za sprawą tzw. kropek kwantowych, które biorą udział w zmianie światła o niskiej energii w fotony o wyższej energii. Z punktu widzenia “zwykłej” fizyki daje to dość nielogiczny rezultat, ale już biorąc pod uwagę świat kwantowy jest to jak najbardziej możliwe. Gdyby tego typu doniesienia zostały potwierdzone, to będziemy mieli kolejny dowód na to, że nawet najbardziej szalone koncepcje mają czasem rację bytu.
Do schłodzenia półprzewodnika perowskitowego naukowcy z Japonii wykorzystali światło. To bardzo nietypowe rozwiązanie, które okazało się skuteczne
Tym bardziej, iż gra wydaje się warta świeczki. Półprzewodniki zapewniają szereg możliwości, z wydajnym wytwarzaniem energii przy udziale ogniw słonecznych na czele. Takie rozwiązanie byłoby rewolucyjne dla całego sektora energetycznego. Ale na tym ani możliwości, ani problemy się nie kończą, dlatego naukowcy szukają materiałów, które zapewnią jak najlepsze rezultaty. Niedawne wysiłki miały zapewnić wydajne i atrakcyjne pod względem ekonomicznym sposoby chłodzenia takich materiałów.
Rozwiązanie wdrożone przez badaczy z Japonii pozwoliło im schłodzić kropki kwantowe i otaczające je kryształy w znacznie większym stopniu od spodziewanego. Jak udało się tego dokonać? Podstawę stanowiła tzw. fotoluminescencja antystokesowska. W jej ramach fotony są pochłaniane, a później emitowane przy wyższych energiach. To bardzo nietypowe, gdyż zwykle do otoczenia po wszystkim trafia mniej energii, a nie więcej.
Czytaj też: Boom Supersonic ustanawia rekord wysokości. To kolejny krok ku naddźwiękowej przyszłości
Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym światło wchodzi w interakcję z półprzewodnikiem, co prowadzi do powstania elektronów oraz ekscytonów. Ich rekombinacja może prowadzić do powstania światła o niższej energii. Szczególnie problematyczna w tym kontekście jest rekombinacja Augera, za sprawą której fotony mają na tyle krótkie długości fal, że są uwalniane w formie ciepła. Podejście zastosowane przez przedstawicieli Uniwersytetu Chiba zapewniło coś zgoła odmiennego: zamiast ogrzewania cele były chłodzone.
Niestety nie we wszystkich przypadkach dochodzi do chłodzenia, ponieważ wydajność całego procesu nie wynosi 100 procent. Autorzy nowych badań w tym zakresie postanowili uporać się z tym problemem. Wykorzystali kryształy z perowskitu, a następnie – metodą prób i błędów – ustalili najbardziej optymalną intensywność światła dla chłodzenia układu. Ostatecznie udało się obniżyć jego temperaturę o 9 stopni Celsjusza.