Chlazení světlem: Ke snížení teploty materiálů lze použít světlo

Průlomová studie věnující se zkoumání potenciálu optického chlazení v pevné fázi přinesla překvapivé výsledky. Vědci totiž zjistili, že ke snížení teploty materiálů lze použít světlo.

Moderní technologie čelí rostoucí potřebě účinnějších a šetrnějších metod chlazení. Jednou z inovací, která může zásadním způsobem změnit přístup k tomuto konceptu, je využití optického ochlazování pomocí kvantových teček (quantum dots). Tento proces, známý také jako anti-Stokesova fluorescence, využívá světlo k odvodu tepelné energie z materiálů, což přináší potenciál pro efektivní chlazení pevných látek bez přítomnosti chladícího média.

Světlo jako prostředek k ochlazení pevných materiálů

Jsou to pak právě kvantové tečky, které jsou pro tento mechanismus klíčové. Malé polovodičové nanokrystaly dokáží absorbovat světlo o specifické vlnové délce, přičemž následně emitují fotony z vyšší energií, a tím odvádí z materiálu teplo. Tento proces byl až donedávna zkoumán především v kapalných prostředích, ale díky novému výzkumu, jehož výsledky byly publikovány v časopise Nano Letters,  je nyní možné jej aplikovat i na pevné látky.

Tým pod vedením profesora Yasuhiro Yamady z  Čibské univerzity v Japonsku pozoroval anti-Stokesovu fluorescenci během studia materiálu na bázi minerálu zvaného perovskit. Předmětem zkoumání bylo objasnit jevy tohoto optického chlazení ve speciálním uspořádání kvantových teček tvořených miniaturními krystalky CsPbBr3. Ty byly vloženy do matrice hostitelského krystalu Cs4PbBr6. Dřívější pokusy o prokázání ochlazování prostřednictvím světla byly neúspěšné zejména díky nízké účinnosti celého procesu. Kvantové tečky jsou totiž na vzduchu poměrně nestabilní, a nutnost jejich osvěcení tak vede ke snížení efektivity emise. Použití krystalických teček jako v případě perovskitu však může tato omezení překonat.

Technologie má stále své mouchy, potenciál je ale obrovský

Dalším problémem, který se vědci ve studii pokusili vyřešit, byla eliminace vlivu excitonů, které taktéž vznikají při osvitu polovodičů, materiál však namísto chlazení ohřívají. Tento jev, známý jako Augerova rekombinace, se autorům práce podařilo důkladně zanalyzovat, přičemž zjistili, že k jeho potlačení dochází zejména při osvitu o nízké intenzitě světla. I tak však byl ohřev pozorován, a působil tak proti chladícímu efektu. Nejlepších podmínek dosáhli vědci při pokusu, v němž se perovskit ochladil přibližně o 10 °C z původní pokojové teploty.

Obrázek: Chlazení světlem: Ke snížení teploty materiálů lze použít světlo

Zvládnutí technologie efektivního chlazení v dnešní době nabývá na důležitosti. Foto: Pixabay

Ačkoliv se plně nepodařilo odstranit veškeré negativní efekty působící proti chlazení, autoři výzkumu věří, že v budoucnosti budou kvantové tečky integrovány do celé řady produktů, čímž umožní jejich efektivní chlazení při současném snižování energetických nákladů. Vývoj také směřuje k tomu, aby se metoda stala dostupnou pro komerční aplikace, což by mohlo významně ovlivnit například průmysl polovodičů nebo optických technologií. Zároveň jde o ekologicky přívětivou a udržitelnou alternativu k jiným druhům chlazení, které jsou energeticky náročnější.

Zdroje: 1, 2, 3

Odebírat
Upozornit na
guest
0 Komentářů
nejstarší
nejnovější nejlépe hodnocené
Inline Feedbacks
View all comments
Obrázek: Překlad psího štěkotu a záchodový držák na smartphone? Nejlepší aprílové žertíky ze světa technologií v roce 2025
Překlad psího štěkotu a záchodový držák na smartphone? Nejlepší aprílové žertíky ze světa technologií v roce 2025
Obrázek: Vědci vygenerovali elektřinu díky rotaci Země. 17 mikrovoltů je extrémně málo, i tak může jít o revoluci
Vědci vygenerovali elektřinu díky rotaci Země. 17 mikrovoltů je extrémně málo, i tak může jít o revoluci
Obrázek: Vědci vyvinuli první operační systém pro kvantové sítě
Vědci vyvinuli první operační systém pro kvantové sítě
Obrázek: Displeje ohebné či natahovací? Z mnoha konceptů se do reálu podívá jen hrstka
Displeje ohebné či natahovací? Z mnoha konceptů se do reálu podívá jen hrstka
Obrázek: Další krabičku nepotřebujete: Překladač do kapsy zdarma nahradíte mobilním telefonem
Další krabičku nepotřebujete: Překladač do kapsy zdarma nahradíte mobilním telefonem
Obrázek: Vyzdobte si chaty ve WhatsAppu: Nová funkce udělá vaši komunikaci zábavnější a přehlednější
Vyzdobte si chaty ve WhatsAppu: Nová funkce udělá vaši komunikaci zábavnější a přehlednější
Obrázek: Podvod s investicemi aneb Jak jsem podvodníkům poslal peníze a nechal se dobrovolně okrást
Podvod s investicemi aneb Jak jsem podvodníkům poslal peníze a nechal se dobrovolně okrást
Obrázek: Větrák na topení ušetří za energie a zrychlí vyhřátí místnosti: Lidé objevují nový trik s PC ventilátorem
Větrák na topení ušetří za energie a zrychlí vyhřátí místnosti: Lidé objevují nový trik s PC ventilátorem