1960’larda bulunduğundan beri lazerler ısıtıcı etkileri bilinir. Bugüne kadar lazerle sıvıları soğutmak imkan dahilinde değildi. Washington Üniversitesi’nden araştırmacılar, onlarca yıldır çözülemeyen bir bulmacayı; lazerle su veya diğer sıvıların nasıl soğutulacağı problemini ilk kez çözdü.
16 Kasım’da Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanan makalede ekip, kızıl ötesi lazer kullanarak suyu 2,2 0C dereceye kadar soğutarak bu alanda devrim niteliğinde bir gelişmeye imza attı .
“Normalde suya ışık verdiğinizde ısındığını düşünürseniz, nasıl soğutulacağı gerçekten bir soru işareti oluyor, “ diyor metalurji mühendisi Peter Pauzauskie.
Bu teknoloji sayesinde endüstriyel alanlarda belli noktalar soğutulabilir. Örneğin lazerle mikro işlemciler soğutularak, aşırı ısınması engellenerek, verim arttırılabilir. Ya da lazerle bazı hücre grupları soğutularak prosesler yavaşlatılarak, anlaşılabilir.
“Hücrelerin nasıl bölündüğü, moleküllerin ve enzimlerin çalışma mekanizmasının anlaşılması açısından büyük önem taşıyabilir. Bu sayede hücreleri dondurmadan özelliklerini çalışmak mümkün olabilir. Lazer soğutma kullanılarak, hayatın oluşumuna dair yavaş çekim filmler yapılabilir. Bu yöntemin en önemli avantajı tüm hücreyi dondurmadan, hücreye zarar vermeden incelemek mümkün olabilir,” diyor Pauzauskie.
Ekibin kızılötesi ışını seçti, çünkü görünür dalga boyunda hücrede güneş yanığı oluşabilir. Ekip lazeri, tuzlu su çözeltisi ve hücre kültürüne çevirerek dondurdu.
Araştırma ekibi ticari lazerlerde bulunan bir materyali kullanarak , fenomeni tersine çevirdi. Sudaki tekli mikroskopik kristali aydınlatarak, kızılötesi lazer ışığıyla uyararak, absorblanan ışıktan biraz fazla enerjiye sahip bir tür parıltı oluşturdu.
Yüksek enerjili bu parıltı hem kristal hem de suyu saran ısıyı uzaklaştırdı. Lazer dondurma prosesi ilk olarak 1995’de Los Alamos National Laboratuvarı’nda gösterilmişti. Fakat sıvılarda uygulanışı 20 yıl aldı.
Lazer kristallerinin üretilmesi(büyütülerek) oldukça masraflı bir proses. Washington Üniversitesi araştırma ekibinin sergilediği düşük maliyetli hidrotermal proses sayesinde bilindik lazer kristali hızlıi ucuz lazer soğutma için kullanılabilir.
Ekibin geliştirdiği cihaz ise lazer tuzak kullanarak, mikroskopik ışın çekici benzeri bir sistemde tekli nanokristal sıvıyla çevrilerek, lazerle aydınlatılıyor. Parçacığın soğuduğunu belirlemek için enstrüman, parçacığın gölgesine odaklanarak, hareketteki en ufak değişimler gözlendi.
Çevrilen sıvı soğudukça, hapsolan parçacık yavaşlıyor ve bu sayede donam etkisi gözleniyor. Ayrıca kristal soğudukça mavimsi yeşilde, kırmızımsı yeşile dönecek şekilde tasarlanarak renk termometresi gibi yapıldı.
Donma etkisi tekli kristalde gözlense de , çoklu kristallerde daha fazla lazer gücü gerekmektedir. Gelecek uygulamalarda verimin arttırılması için çalışmalar yapılabilir.
Artık lazerlerle sıvı soğutma mümkün.
Araştırma Referansı :
Laser refrigeration of hydrothermal nanocrystals in physiological media, Proceedings of the National Academy of Sciences, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1510418112
Kaynak : http://phys.org/news/2015-11-team-refrigerates-liquids-laser.html
