Laserkühlschrank kühlt auf minus 65 Grad [Technik]
Los Alamos (USA) - Nur mit Licht kühlten amerikanische Forscher ein Stück Fluorid-Glas auf minus 65 Grad Celsius: ein Rekordwert für diese Technologie. Ganz anders als der klassische Küchenkühlschrank nutzten sie dazu einen Infrarot-Laser. So angeregt, erreichte das Glasstück nach rund zwei Stunden die tiefkalte Temperatur. Die Wissenschaftler berichten im Fachblatt "Applied Physics Letters" (Vol. 86, Art.Nr. 154107) über diesen Erfolg, der zur einfacheren Kühlung von Infrarotkameras oder Supraleitern führen könnte.
"Unser Ziel sind Laser-betriebene Kühlaggregate zu entwickeln, die kompakt verpackt Festkörper ohne Schwingungen abkühlen", sagt Richard Epstein vom Los Alamos Laboratory in New Mexico. Für ihren Prototyp nutzte die Forschergruppe einen acht Millimeter kleinen Zylinder aus Fluoridglas, das mit dem Element Ytterbium versetzt und in eine kleine Schachtel mit optischen Modulen kombiniert wurde. Das einfallende Infrarotlicht (1020 Nanometer Wellenlänge) wird dabei von dem Glasstück verschluckt. So angeregt, sendet es selbst wiederum Lichtteilchen über Fluoreszenz aus. Da die Energie dieser Photonen jedoch ein wenig über der der eingestrahlten Lichtteilchen liegt, muss diese Lücke geschlossen werden. Dazu dient die umgebende Wärme, die während der kühlenden Fluoreszenz nach und nach aus dem Fluorid-Glas abgezogen wird.
"Bisher ist der Kühleffekt durch die Reinheit des Materials limitiert", erklärt Epstein. Mit besseren Fluorid-Gläsern seien durchaus Temperaturen unterhalb von minus 173 Grad Celsius möglich. Theoretisch stoße diese Methode der Laser-Kühlung erst bei etwa minus 223 Grad an seine Grenzen. Die Vorteile dieses Lichtkühlschranks für kleine Glasblöcke liegen sowohl im Platz sparenden Aufbau als auch in der Vibrationslosigkeit des Verfahrens. Hochempfindliche, zuverlässig zu kühlende Kameras an Bord von Satelliten könnten daher die ersten Geräte sein, die von dieser Laserkühlung profitieren. (wsa050420jol1)
Autor: Jan Oliver Löfken
Quelle: Applied Physics Letters
