E’ vero che i laser spesso sono utilizzati come strumenti di riscaldamento, ma un uso meno comune è il raffreddamento dei gas e cristalli. Ora per la prima volta, un team di ricercatori ha utilizzato un laser a infrarossi per raffreddare il liquido di circa 20 gradi.
Lo studio, condotto da Paden Roder, dell’Università di Washington, è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences, e può essere visualizzato su arXiv.
Peter Pauzauskie, autore, assistente professore di scienza dei materiali e ingegneria, ha detto:
«Questo è il primo esempio di un raggio laser che refrigera i liquidi come l’acqua nelle ordinarie circostanze di ogni giorno. Era realmente una questione aperta se questo era possibile farlo perché normalmente l’acqua quando è colpita dal fascio luminoso del laser si riscalda.
Raffreddare l’acqua implica l’uso di un laser infrarosso spostato verso il blu e un nanocristallo in una goccia d’acqua, questi fotoni blu sono assorbiti dagli atomi nel cristallo, che si eccitano. L’atomo quando rilascia il fotone, che è a un livello di energia più alto del fotone immesso, questo porta il calore, raffreddando efficacemente il cristallo e l’acqua circostante. L’energia termica in fuga quando il cristallo si raffredda, s’illumina di rosso-verde.
La vera sfida del progetto è stata la costruzione di uno strumento e nell’elaborazione di una metodologia in grado di determinare la temperatura di questi nanocristalli utilizzando firme della stessa luce che è stata usata per intrappolarli.
La ricerca che abbiamo condotto e la capacità di raffreddare con precisione una piccola area, ha diverse potenziali applicazioni:
– potrebbe essere applicato a microprocessori per evitare il surriscaldamento;
– potrebbe essere usato per raffreddare senza danneggiare un singolo neurone, in modo che i ricercatori possono osservare come il cervello ricabla senza effettivamente danneggiarlo;
– potrebbe anche essere utilizzato per rallentare una parte di cellula mentre si divide o ripara in modo da poter esaminare completamente il processo.
C’è molto interesse nel modo in cui le cellule si dividono e come agiscono le molecole ed enzimi, prima non è mai stato possibile refrigerare per studiare le loro proprietà. L’utilizzo del raffreddamento laser può essere possibile per preparare filmati al rallentatore della loro vita in azione. Il vantaggio è che non c’è bisogno di raffreddare l’intera cellula, potrebbe ucciderla o cambiare il suo comportamento.
La tecnologia potrebbe anche essere usata per creare produzioni laser ad alta potenza, non possibili con la tecnologia corrente perché a un certo livello di potenza, tendono a surriscaldarsi e fondere. Il team prima deve lavorare sul perfezionamento del processo, per migliorarne l’efficienza, nella sua forma attuale utilizza molta energia.
Poche persone non hanno pensato a come avrebbero potuto usare questa tecnologia per risolvere i problemi perché prima non era possibile l’utilizzo di laser per refrigerare i liquidi.
Noi siamo interessati alle idee che in seguito altri scienziati o imprese potrebbero sviluppare e in che modo questa scoperta potrebbe influire sulla la loro ricerca di base».
