استخدم الفيزيائيون في جامعة واشنطن الليزر كمبرد سائل.
مرحبًا بك في صفحات مدونة iCover ! من وجهة نظر الكثيرين ، يعد الليزر مجرد مصدر للطاقة الحرارية المركزة. يحاول الفيزيائيون من جامعة واشنطن ، الذين أظهروا استخدام ليزر يمكن استخدامه كمبرد سائل في الظروف الحقيقية ، في تبديد هذا المفهوم الخاطئ. حول النتيجة التي تمكن المتخصصون من تحقيقها وما هي الاحتمالات ، وفقًا للمجموعة ، التي تكسر الطريقة المقترحة ، سنخبرنا في منشورنا اليوم.
تدرك الغالبية العظمى من الجمهور غير المستعد شعاع الليزر كمصدر موجه للطاقة الحرارية ، وهو قادر على التعامل بشكل مثالي مع دور أداة العمل ، وسيلة لتخويف العدو أو استخدامها ، على سبيل المثال ، كأداة جراحية. من الصعب أن نتخيل أن شعاع الليزر المركز مع معلمات إشعاعية معينة في ظروف معينة لا يمكن فقط قطعه وحرقه ، ولكن أيضًا تبريده. أثبتت مجموعة من علماء الفيزياء من جامعة واشنطن بتوجيه من بيتر ج.باوزاوسكي ، الأستاذ المساعد في قسم علوم وهندسة المواد ، في تجاربه ، حقيقة أنه يمكن تكرار تأثير مماثل ليس فقط في الفراغ ، ولكن أيضًا في الماء أو في سائل آخر .أثناء التجربة ، استخدم العلماء ليزر يشكل إشعاعًا في الجزء تحت الأحمر من الطيف. تم سكب الماء داخل غرفة الإعداد واستخدمت بلورة نانوية ، والتي تم استخدامها كهدف وتم تعليقها في الماء. نتيجة للإشعاع باستخدام شعاع الليزر ، بدأت البلورة المجهرية بالانبعاث. كانت خصوصية التجربة هي أن الطاقة المنبعثة من البلورة النانوية المنبعثة من البلورة النانوية تجاوزت طاقة الفوتون الممتص لإشعاع الليزر تحت الأحمر ، مما أجبر البلورة على تعويض عجز الطاقة بسبب طاقة الحركة الحرارية للذرات. تم تبريد البلورة أثناء تبريد الماء من حولها. كانت نتيجة التجربة انخفاض في درجة حرارة الماء إلى 2.2 درجة مئوية ( 36 درجة فهرنهايت ).من أجل تحديد دقيق أن الماء يبرد بدقة حول "الهدف" ، سجلت الأدوات موضع ظل البلورة النانوية المعلقة. مع فقدان الحرارة ، تباطأ الهدف بالقرب من نقطة الالتقاط في الفخ البصري. من خلال تتبع اتساع الحركات الدقيقة للبلورة النانوية ، تمكن العلماء من استنتاج أنه يبرد. كما تم تأكيد حقيقة تبريد البلورة من خلال تغيير اللون - من الأخضر المزرق - إلى الأخضر المحمر.في المرحلة التالية من التجربة ، كان الليزر الذي تم إنشاؤه من قبل المهندسين قادرًا على تبريد المحلول البيولوجي المستخدم كوسيلة لزراعة الخلايا في التجارب المعملية الجزيئية والجينية باستخدام نفس المبدأ.يوضح مؤلفو التجربة أن الاختيار لصالح الأشعة تحت الحمراء ليس صدفة ، لأن أحد الأهداف المطبقة المحتملة في حالة الاختبار الناجح للطريقة يجب أن يكون كائنات بيولوجية (إشعاع طيف الأشعة تحت الحمراء ، على عكس المرئي ، لا يسبب حرق الخلايا).يسرد الباحثون في بيانهم الصحفي العديد من الاستخدامات الواعدة المحتملة لتقنية التبريد بالليزر المقترحة. في الإلكترونيات الدقيقة ، على سبيل المثال ، يمكن استخدام هذه الحزمة للتبريد النقطي لمكونات رقائق الكمبيوتر ، مما يمنعها من السخونة المفرطة وتحسين أداء الحوسبة.في علم الأحياء ، يمكن أن يكون التبريد بالجرعات الموجهة مطلوبًا لخفض درجة حرارة جزء من خلية التقسيم من أجل دراسة التغيرات الصبغية التي تنشأ في هذه الحالة. مع انخفاض درجة الحرارة ، تقل شدة العمليات البيولوجية حتمًا ، مما يمنح العلماء الفرصة لتتبع "الأثر الرجعي" للعملية بأكملها في فترة زمنية مناسبة. قال بويسوفسكي: "من المهم أن استخدام الإشعاع في الجزء من الطيف الذي اقترحناه ، ليس عليك تبريد الخلية بأكملها ، مخاطرة بقتل هذه الوحدة الصغيرة من الحياة: سيكون كافياً لتوجيه الشعاع إلى المنطقة المطلوبة".وفقًا للعلماء ، يمكن لشعاع الليزر الموجه من الطيف الإشعاعي المقترح ، إذا لزم الأمر ، أن يبرد حتى عصبون واحد ، ودون الإضرار به ، يقلل نشاطه.إن إنتاج (نمو) البلورات التي تحدد قوة الليزر ، كما لوحظ في المنشور ، عملية مكلفة إلى حد ما. يمكن الحصول على بلورات الليزر المستخدمة في "تركيبات التبريد" لمجموعة Poiseowski "... باستخدام تقنية تركيب حراري مائي أبسط وأرخص وأرخص ، والأهم من ذلك ، قابلة للتطوير ...".جعلت القدرات المحدودة للمجموعة من الممكن الحصول على تأكيد عملي للطريقة من خلال العمل مع بلورة نانوية واحدة فقط. يعتقد العلماء في المستقبل أن كمية البيانات التجريبية ستزداد من خلال استخدام العديد ، والتي تنطوي على استخدام أشعة الليزر ذات قوة أكبر.إن القدرات العملية للتكنولوجيا مثيرة للإعجاب ، ولكن في نفس الوقت ، فإن مسألة كفاءة الطاقة في عملية التبريد حادة إلى حد ما. وهذه واحدة من المشاكل التي لا يزال يتعين على المجموعة العمل عليها.
يقول Peter Pausovsky ، "نحن مهتمون بأفكار واقتراحات علماء آخرين أو ممثلين عن مجال الأعمال ، لتوسيع مجال تطبيق التبريد بالليزر للسوائل مع أقصى فائدة للإنسانية".يمكنك العثور على تقرير موجز عن نتائج العمل المنجز في البيان الصحفي للمجموعة على موقع الجامعة على الإنترنت .تم عرض تقنية التبريد بالليزر PS فراغ لأول مرة في مختبر لوس ألاموس الوطني (LANL) في عام 1995.*****أعزائي القراء ، يسعدنا دائمًا أن نلتقي وننتظرك على صفحات مدونتنا. نحن على استعداد لمواصلة مشاركة أحدث الأخبار ومقالات المراجعة والمنشورات الأخرى معك وسنحاول أن نبذل قصارى جهدنا لجعل الوقت الذي تقضيه معنا مفيدًا لك. وبالطبع لا تنسى الاشتراك في أقسامنا .مقالاتنا وأحداثنا الأخرى Source: https://habr.com/ru/post/ar386677/
All Articles