محققان دانشگاه صنعتی هلسینکی در فنلاند موفق به ساخت یک ترانزیستور گرمایی نانومقیاس شدهاند. این وسیله، یک یخچال نانومتری است که فضای مورد نظر را با استفاده از جریان الکترونها سرد میکند. این اولین ترانزیستور گرمایی است که از ترکیبی از فلز معمولی و ابررسانا ساخته شدهاست. یکی از کاربردهای اصلی فرایند سردسازی با کمک ترانزیستور گرمایی، انجام پژوهش در دماهای پایین است.
ساخت یخچال نانومتری یاترانزیستور گرمایی هیبریدی
| محققان دانشگاه صنعتی هلسینکی در فنلاند موفق به ساخت یک ترانزیستور گرمایی نانومقیاس شدهاند. این وسیله، یک یخچال نانومتری است که فضای مورد نظر را با استفاده از جریان الکترونها سرد میکند. این اولین ترانزیستور گرمایی است که از ترکیبی از فلز معمولی و ابررسانا ساخته شدهاست. یکی از کاربردهای اصلی فرایند سردسازی با کمک ترانزیستور گرمایی، انجام پژوهش در دماهای پایین است. |
| معمولاً در بیشتر ترانزیستورهای مرسوم، ولتاژ گیت برای کنترل جریان الکتریکی استفاده میشود. مشکی و همکارانش در دانشگاه هلسینکی کشف کردهاند که کنترل گیت، میتواند بر دما نیز تأثیرگذار باشد. از نظر آنها این کار بسیار سادهاست، ما یک تکه فلز معمولی داریم که از طریق تقاطعهای تونلی به ابررساناها وصل شدهاست و با استفاده از یک باطری میتوان بین آنها ولتاژ ایجاد کرد. با این ولتاژ میتوان جریان الکترونهای منفرد را کنترل کرد. ما میتوانیم ولتاژ را به گونهای تنظیم کنیم که تنها الکترونهای گرمایی بگریزند و این همان سردسازی است. او اضافه میکند که این ترانزیستور گرمایی فقط در یک جهت کار نمیکند و میتواند به گونهای به کار گرفته شود که به جای سردسازی، گرم کند و این برای ما بسیار مناسب است. مشکی میگوید:«اگر شما بخواهید حساسیت را افزایش دهید، باید آن را تا حد ممکن کوچک کنید. با این حال هنگامی که آن را بهاندازهای که ما کوچک کردهایم، کوچک کنید، یک الکترون منفرد میتواند انرژی را به گونهای تغییر دهد که الکترون دوم نتواند جریان یابد. کوچک کردن افزاره میتواند آن را از کار کردن بیندازد و این همان جایی است که گیت به کمک ما میآید و کنترل الکترونها را ممکن میسازد و اجازه میدهد که افزارههای ریز کار کنند». ترانزیستور گرمایی محققان را یک گام به سمت راحتترین وسایل سردساز پیش میبرد. هماکنون این کاری مقدماتی است و بیشتر برای کارهای تحقیقاتی مفید است؛ اما اصول آن در آینده میتواند بهخصوص در کاربردهای فضایی مورد استفاده قرار گیرد. بعضی از این کاربردها شامل سردسازی آشکارسازهای تابشی که به فضا فرستاده میشوند، و ساخت حسگرهای تصویری است. بزرگترین مزیت این ترانزیستورهای ریز گرمایی، اندازه نانومقیاس آنهاست. تکنیکهای سردسازی موجود خوب هستند، ولی به تجهیزات بزرگ و سنگین نیاز دارید و پرزحمت و پرهزینه هستند. با استفاده از ترانزیستورهای گرمایی ذکر شده رسیدن به دماهای پایین به سادگی قابل حصول خواهد بود. این گروه در حال ساخت افزارهای است که بتواند در دمای حدود ۱/۰ کلوین کار کند. مشکی تأکید میکند که کشف او در فهم توانایی سردسازی با الکترون منفرد بیش از یک قدم است. او میگوید: «ما انتظار داریم که بیشتر از این نیز جلو برویم و تلاش میکنیم تا حتی به دماهای پایینتر برسیم و بتوانیم پژوهشهایی در مورد اینکه چگونه این الکترونها کار میکنند داشته باشیم». نتایج این تحقیق تحت عنوان «ترانزیستور گرمایی: نمایشی از یخچال الکترونیکی کنترل شده با گیت» در مجله Physical Review Letters منتشر شدهاست. |
