В мире, где лазеры — фантастика, они закрепились в воображении только как оружие для истребления вражеских кораблей с помощью высочайших температур. Иногда, ученые пытаются перенести этот способ использования лазерных технологий в реальность. Исследователи из Университета Вашингтона пошли против течения и выпустили первый лазер способный не сжигать, а наоборот — охлаждать. Но пока только жидкости. Эта технология может быть особенно полезна для замедления одиночных клеток и последующего изучения их самих и процессов внутри.
Обычный лазерный указатель использует атомное поведение рубинов, которые способны выпускать фотоны в обе фазы и частоты. Это, можно сказать, осторожный уровень, он дает только координацию (указатель) с высокой энергией выхода из пучка. Именно он (пучок) обычно и нагревается.
Но, при другом проектировании, лазеры могут быть использованы и для охлаждения объектов. Подобный механизм был впервые представлен в 1995 году в бескислородном пространстве, вакууме. Спустя два десятка лет, исследователь Peter Pauzauskie и его команда добились первого реального охлаждения жидкости лазером. Для этого использовали инфракрасный лазер и воду со стабильной температурой 20 градусов.
Ученые смогли добиться таких результатов путем создания нано — кристаллов для лазера, суспендируя его в в воде и освещая концентрированным инфракрасным светом.
Уникальное красновато-зеленое свечение кристалла несет немного больше энергии, чем сам лазер поглощает, за счет перенимания разницы тепла от кристалла и окружающей жидкости. Нано — кристаллический лазер может излучать больше энергии, чем получает, благодаря энергии полученной из движения отдельных элементов. Температура материала напрямую зависит от того, как быстро его атомы движутся. Инфракрасный свет излучаемый от охлаждающего лазера устанавливается на такой частоте, что атомы двигаясь в одну сторону начнут излучать фотон, производя характерный блеск и уменьшая скорость передвижения атомов воды и соответственно температуру вместе с ним.
Выращивание таких кристаллов для лазера — дело дорогостоящее, трудоемкое и занимает очень много времени. Однако, по словам исследователей, они смогли сделать это с помощью недорогого гидротермального процесса, который оказался быстрее и масштабируемей стандартных способов.
Использование низко энергетического инфракрасного света дарит возможность применения охлаждающего лазера для заморозки клеток, оставляя при этом их жизнеспособными. Это поможет ученым биологам изучить все процессы, которые только возможно, в замедленном режиме. Такой подход поспособствует выявлению новых ранее не известных, очень быстрых реакций. Именно с этой целью команда ученых создавала этот лазер.
Если же несколько модифицировать его, то можно расширить зону применения до масштабного охлаждения предметов, использования в оборонной, телекоммуникационной системе, а также построить на основании этого устройства мощный вентилятор, в том числе и совсем небольшие устройства для охлаждения ноутбуков и компьютеров.
Исследование было описано в журнале Proceedings от Национальной Академии Наук.
