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量子隧道通向微型冰箱

发布时间:2017-04-02 01:12:06来源:未知点击:

作者:Marcus Chown吹过热气腾腾的咖啡,通过撇去最热的分子作为蒸汽来冷却液体现在,美国科学家已经开发出一种类似原理的电子冰箱安装在微电路上的冰箱通过撇去最热的电子来冷却它所连接的任何设备 “通过简单地循环电子而不是某种液体制冷剂,我们省去了许多复杂的管道,”科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究所的John Martinis说 “因此,我们的冰箱具有简单可靠的潜力”据马丁尼斯称,“电子微型制冷机”能够将低温电子设备从大约1 K冷却到0.1 K.虽然这可能看起来像是相对受限的温度范围,微型冰箱可以通过降低其固有的热噪声显着提高某些设备的性能微型制冷机本质上是一种称为隧道结的量子器件(见“日本元首量子国家”)它由超导铝组成,通过氧化铝绝缘屏障与银电极分开当在结上施加精心选择的电压时,只有高于某一能级的电子才能通过绝缘体从电极“隧穿”到超导体被剥夺了最高能量,因此最热的电子,电极冷却,连接任何设备剩余的电子通过电路循环并通过超导引线接触返回电极(Applied Physics Letters,vol 65,p 3123)使用冰箱,Martinis和他的同事成功地将一个微米尺寸的设备从0.1 K冷却到0.085 K.“这足以证明这一原理,”Martinis说 “下一步是冷却有用的东西”最重要的应用可能是冷却电子热探测器或测辐射热计,天文学家在气球传播的实验中使用它来获取大爆炸留下的热辐射由于这种辐射非常微弱,因此这种探测器在冷却到大约0.1 K时效果最好,因为这可以最大限度地减少热噪声的干扰实验者通常首先将它的测辐射热计冷却到这个温度,首先使其与液氦接触,如果上面的压力降低,液氦沸腾1K然后他们使用磁性冰箱进一步将测辐射热计从1 K冷却到0.1 K.“磁性冰箱既大又复杂,