Chłodzenie światłem możliwe?

Czy światła można użyć do chłodzenia? Taki zupełnie nieintuicyjny koncept wysunęli ostatnio badacze z Uniwersytetów Lehigh oraz Johna Hopkinsa. Nieintuicyjny nie znaczy od razu "niemożliwy".

Profesorom Yujie Dingowi oraz Jacobowi B. Khurginowi udało się dokonać przełomu dzięki wykorzystaniu zjawiska rozproszenia światła zachodzącego w półprzewodnikach.

Fotony zazwyczaj wychodząc z materiału zachowują swoją długość fali i energię kinetyczną, którą posiadały wchodząc w niego. Istnieje jednak coś takiego jak efekt Ramana - nazwany tak na cześć Chandrasekhara Venkata Ramana - laureata nagrody Nobla z dziedziny fizyki w 1930 roku. Polega on na tym, że w widmie rozproszonym światła występują nie tylko fotony o tej samej energii (rozpraszanie Rayleigha), ale też fotony o energii zmienionej (a zatem także o zmienionej długości fali).

Gdy ich częstotliwość jest niższa - nazywa się to rozpraszaniem Stokesa, gdy wyższa - anty-rozpraszaniem Stokesa. Zazwyczaj stosunek między jednym, a drugim wynosi około 35:1. Gdyby jednak doprowadzić go do tego, aby występował w stosunku 1:1 lub nawet niższym - światło mogłoby chłodzić materiał, na który będzie skierowane.

Dingowi i Khurginowi przy wykorzystaniu azotku galu udało się sprowadzić tę proporcję do 2:1. Jednak nie chcą oni na tym poprzestać - fizycy zafascynowani są podstawowym ograniczeniem tej proporcji i są ciekawi czy uda im się sprowadzić ją do stosunku 1:1 lub mniej.

Kolejną próbą dokonania tego mają się odbyć przy użyciu rezonatora optycznego, ku czemu istnieją silne podstawy teoretyczne.

Odkrycie chłodzącego lasera może doprowadzić do powstania mniejszych, lżejszych i tańszych urządzeń komunikacyjnych, tranzystorów, które będą mogły działać w wyższych temperaturach, ogniw solarnych dla satelitów, nowych sensorów biochemicznych, a także elektronicznych implantów u ludzi.

Z pomocą tego zjawiska będzie można także obserwować nowe zjawiska w świecie kwantowym.

Źródło: