Onderzoekers koelen halfgeleider met lasers
Onderzoekers van het Niels Bohr-instituut in Denemarken hebben halfgeleiders gekoeld met behulp van lasers. De nieuwe koelmethode zou onder meer in zeer gevoelige sensors en in quantumcomputers toegepast kunnen worden.
De onderzoekers maakten gebruik van lasers om hun halfgeleiders te koelen. Voor atomen werd die techniek al langer ingezet, maar dat betrof gaswolken. De medewerkers van het Niels Bohr-instituut hebben nu ook vaste stoffen met lasers gekoeld, door gebruik te maken van quantumeffecten en natuurkundige effecten op nanoschaal. De natuurkundigen ontwikkelden een 160 nanometer dik halfgeleidermembraan dat onder invloed van laserlicht vibreert.
Het fotonisch kristalmembraan werd van galliumarsenide gemaakt en wordt beschenen door een laser. Een spiegel weerkaatst een deel van het licht naar het membraan. Op die manier wordt een optische resonator gecreëerd waardoor het membraan opwarmt en uitzet. De uitzetting levert een oscillatie op die afkoeling van het membraan tot gevolg heeft. De afkoeling bereikte bijna het absolute nulpunt; het membraan bereikte een temperatuur van slechts min 269 graden Celcius.
De techniek zou ingezet kunnen worden om quantumcomputers te koelen. De nanomembranen zouden ook ingezet kunnen worden om sensors voor elektrische stroom of mechanische sensors te koelen; het gebruik van dure, cryogene technieken zou dan niet nodig zijn. Het oppervlak van de membranen die de onderzoekers wisten te produceren bedraagt één vierkante millimeter.
Reacties (71)
Hier snapte ik het niet meer. Iemand een human readable translatie?
Op die manier wordt een optische resonator gecreëerd waardoor het membraan opwarmt en uitzet. De uitzetting levert een oscillatie op die afkoeling van het membraan tot gevolg heeft.
Thanks HEY_DUDE dat snap ik!
HEY_DUDE in 'nieuws: Onderzoekers koelen halfgeleider met lasers'
Op die manier wordt een optische resonator gecreëerd waardoor het membraan opwarmt en uitzet. De uitzetting levert een oscillatie op die afkoeling van het membraan tot gevolg heeft.
Thanks HEY_DUDE dat snap ik!
HEY_DUDE in 'nieuws: Onderzoekers koelen halfgeleider met lasers'
[Reactie gewijzigd door Hydrosine op maandag 23 januari 2012 14:42]
of een samenvatting van het hele artikel, wat mij part...
hoe kan een lichtstraal nou verkoelend werken? licht verwarmt toch juist?
hoe kan een lichtstraal nou verkoelend werken? licht verwarmt toch juist?
Infrarood licht verwarmt. Zichtbaar licht doet niets.
Zichtbaar licht verwarmt ook, sterker nog, elke vorm van straling verwarmt in weze. Deze koeling werkt zo op het eerste gezicht ook doormiddel van opwarming. Die verwarming levert een trilling op, die schijnbaar meer koelt als de warmte die van de laser af komt.
Al het licht verwarmd. Verwarmen is namelijk het afgeven van energie aan een voorwerp. De hoeveelheid energie die een foton met zich meedraagt is echter wel afhankelijk van de golflengte van het licht (dus de "kleur").
Efoton = h * f met f de frequentie van het licht, h de constante van planck
c = λ * f met c de lichtsnelheid, λ de golflengte.
Edit: Het gaat hier inderdaad niet over de overdracht van energie door de laser, maar door het reduceren van de trilling van atomen (trilling is een maat voor temperatuur, dus langzamere trilling = lagere temperatuur)
Efoton = h * f met f de frequentie van het licht, h de constante van planck
c = λ * f met c de lichtsnelheid, λ de golflengte.
Edit: Het gaat hier inderdaad niet over de overdracht van energie door de laser, maar door het reduceren van de trilling van atomen (trilling is een maat voor temperatuur, dus langzamere trilling = lagere temperatuur)
[Reactie gewijzigd door DaManiac op maandag 23 januari 2012 13:57]
Een lichtdeeltje (foton) dat botst op een atoom draagt impuls over, het geeft het atoom een klein zetje. Als je op 1 atoom vanuit verschillende richtingen een laser stuurt, van boven, onder, links, rechts, voor en achter (6 richtingen,6 laserstralen). Dan geef je het atoom van alle richtingen een zetje wat resulteert dat deze langzaam in het midden van de zes lasers (nagenoeg) tot stilstand komt. Als je dat met een groepje atomen doet (gaswolkje) dan kun je deze met lasers afkoelen tot zeer dicht bij het absolute nulpunt.
Bovenstaande techniek gaat niet over een gas, maar een vaste stof. In een vaste stof trillen de atomen rond een vastpunt (lattice). Mijn interpretatie van bovenstaande tekst is dat de lichtdeeltjes tussen het membaraan en de spiegel weerkaatst worden. Hiermee kun je de atomen op een vast tijdsinterval een zetje geven (de lichtdeeltjes stuiteren heen en weer, resoneren). Door dit tijdsinterval handig te kiezen kun je ze (nagenoeg) tot stilstand brengen.
Analogie: Als je iemand op een schommel steeds een zetje geeft zal hij steeds hoger zwaaien. Als je het tijdsinterval van deze zetjes aanpast. Dus je geeft hem een zetje terwijl hij naar jou toekomt, in plaats van jou afbeweegt zal je hem snel stoppen (afkoelen).
Reactie op bovenstaande post: De energie die een foton meedraagt is inderdaad gelijk aan h*f, maar dat is voor deze techiek niet relevant.
Bovenstaande techniek gaat niet over een gas, maar een vaste stof. In een vaste stof trillen de atomen rond een vastpunt (lattice). Mijn interpretatie van bovenstaande tekst is dat de lichtdeeltjes tussen het membaraan en de spiegel weerkaatst worden. Hiermee kun je de atomen op een vast tijdsinterval een zetje geven (de lichtdeeltjes stuiteren heen en weer, resoneren). Door dit tijdsinterval handig te kiezen kun je ze (nagenoeg) tot stilstand brengen.
Analogie: Als je iemand op een schommel steeds een zetje geeft zal hij steeds hoger zwaaien. Als je het tijdsinterval van deze zetjes aanpast. Dus je geeft hem een zetje terwijl hij naar jou toekomt, in plaats van jou afbeweegt zal je hem snel stoppen (afkoelen).
Reactie op bovenstaande post: De energie die een foton meedraagt is inderdaad gelijk aan h*f, maar dat is voor deze techiek niet relevant.
[Reactie gewijzigd door HEY_DUDE op maandag 23 januari 2012 13:35]
Dit werkt natuurlijk alleen als je de Doppler-verschuiving van het licht meeneemt: als het deeltje naar het licht toe beweegt, heeft het licht een grotere energie en draagt een grotere impuls over aan het deeltje. Als het deeltje van het licht vandaan beweegt, heeft het licht een lagere energie en draagt dus een kleinere impuls over bij botsing met het deeltje.Dan geef je het atoom van alle richtingen een zetje wat resulteert dat deze langzaam in het midden van de zes lasers (nagenoeg) tot stilstand komt. Als je dat met een groepje atomen doet (gaswolkje) dan kun je deze met lasers afkoelen tot zeer dicht bij het absolute nulpunt.
Hierdoor gaat het deeltje op een gegeven moment in het midden van de laserbundels stil staan,wat resulteert tot afkoeling.
Mooie uitleg jullie beiden, bedankt. Maar wat heb je hier nu verder aan dan? Hier kun je toch geen transistors en dergelijke mee bouwen als ze voortdurend door een laser moeten worden ( kunnen ) beschenen? Of komt hier juist dat membraan om de hoek kijken?
De uitleg van HEY_DUDE en gordian gaan over 'een deeltje'. Maar wat op één deeltje van toepassing is, dat is in principe natuurlijk ook van toepassing op 'een groep' deeltjes. Zij het dat dat natuurlijk net een slag ingewikkelder is.
De diverse deeltjes moeten natuurlijk wel door de lasers beschenen kunnen worden. Met een hele dikke klomp materiaal gaat dat uiteraard niet fatsoenlijk lukken.
Ik neem aan dat dit de reden is dat de onderzoekers hun materiaal in de vorm van dit dunne membraam hebben gegoten.
Zo'n membraam kan uit verschillende stroken materiaal bestaan. Door de juiste materialen en vormen van de stroken te kiezen zal op de overgangsvlakken een halfgeleider effect ontstaan. Die halfgeleider kun je op zijn beurt weer in een computer inbouwen.
Maar om van theorie naar praktijk te gaan.... Ik vindt het een knappe prestatie van deze onderzoekers van het Niels Bohr-instituut in Denemarken !
De diverse deeltjes moeten natuurlijk wel door de lasers beschenen kunnen worden. Met een hele dikke klomp materiaal gaat dat uiteraard niet fatsoenlijk lukken.
Ik neem aan dat dit de reden is dat de onderzoekers hun materiaal in de vorm van dit dunne membraam hebben gegoten.
Zo'n membraam kan uit verschillende stroken materiaal bestaan. Door de juiste materialen en vormen van de stroken te kiezen zal op de overgangsvlakken een halfgeleider effect ontstaan. Die halfgeleider kun je op zijn beurt weer in een computer inbouwen.
Maar om van theorie naar praktijk te gaan.... Ik vindt het een knappe prestatie van deze onderzoekers van het Niels Bohr-instituut in Denemarken !
Op wikipedia nog een mooi stukje m.b.t. hoe het omzetten van licht-energie in een (remmende) bewegings-energie werkt:als het deeltje naar het licht toe beweegt, heeft het licht een grotere energie en draagt een grotere impuls over aan het deeltje. Als het deeltje van het licht vandaan beweegt, heeft het licht een lagere energie en draagt dus een kleinere impuls over bij botsing met het deeltje.
Hiervoor wordt de frequentie van het licht van een laser een klein beetje onder de excitatie-energie van de gebruikte atomen gekozen. Indien de atomen tegen de laserbundel in bewegen zorgt de blauwe dopplerverschuiving ervoor dat de frequentie van het laserlicht dichter bij de excitatie-energie komt te liggen zodat deze atomen gemakkelijker de fotonen zullen absorberen. Indien ze echter met de bundel meebewegen treedt er een rode dopplerverschuiving op zodat de kans kleiner wordt dat de atomen fotonen zullen absorberen. Tijdens het absorberen van een foton moet er behoud van impuls zijn zodat in het eerste geval de atomen afgeremd zullen worden en in het tweede geval versneld. Omdat er door de dopplerverschuivingen meer atomen zullen zijn die worden afgeremd dan versneld is het volledige effect of het gehele systeem een gemiddelde afremming in de richting van de laserbundel.
Bij het vervallen uit de geëxciteerde toestand (na het absorberen van een foton) naar de grondtoestand wordt door het atoom een foton uitgezonden in een willekeurige richting. Door dit uitzenden van een foton moet wegens behoud van impuls het atoom ook een impulsverandering in de tegengestelde richting ondergaan.
Omdat dit proces zich vele malen herhaalt moet men zich geen zorgen maken om de bijdrage van het vervalproces, gezien het foton in een willekeurige richting wordt uitgezonden zodat het nettoresultaat van veel dergelijke vervallen voor het atoom op nul uitmiddelt.
Het netto resultaat van het gehele proces is dus een gemiddelde vertraging in één specifieke richting. Door gebruik te maken van zes lasers (naar links, rechts, voor, achter, beneden en boven) kan een algemene beweging afgeremd worden. Een dergelijke constructie wordt een optische molasse (of optisch rooster) genoemd.
Wie begon er nou ook over laserkoeling, dat zette me op het verkeerde been! 
Geweldige uitleg Gordian & Hey_Dude, maakt het een stuk duidelijker.
Wat ik me echter afvraag, is hoeveel computerkracht dit kost om zo'n deeltje nagenoeg stil te zetten. Immers de hoeveelheid energie die door een component wordt geleid zal niet constant zijn, dit betekend dus dat afhankelijk daarvan de kracht van de laserbundels moet worden aangepast. Maar deze veranderingen kunnen in een zeer kort tijdsbestek plaatsvinden dus lijkt het me dat je extreem goede sensoren nodig hebt om dat bij te benen of zouden ze vanuit het apparaat kunnen aflezen hoeveel energie er naar het component wordt geleid?
IIg, het is niet erg concreet.
Wat ik me echter afvraag, is hoeveel computerkracht dit kost om zo'n deeltje nagenoeg stil te zetten. Immers de hoeveelheid energie die door een component wordt geleid zal niet constant zijn, dit betekend dus dat afhankelijk daarvan de kracht van de laserbundels moet worden aangepast. Maar deze veranderingen kunnen in een zeer kort tijdsbestek plaatsvinden dus lijkt het me dat je extreem goede sensoren nodig hebt om dat bij te benen of zouden ze vanuit het apparaat kunnen aflezen hoeveel energie er naar het component wordt geleid?
IIg, het is niet erg concreet.
Zoals ik het begrijp wordt er continu en constant gekoeld, dus de koeling wordt niet harder of zachter gezet, maar draait altijd op een vast (maximaal?) niveau. Daarom zit de temperatuur ook zo dicht bij het absolute nulpunt, er wordt veel meer gekoeld dan 'nodig' is. Maar dat is het geval in het experiment. Voor real-world toepassingen wil je (denk ik) geen componenten op het absolute nulpunt hebben en dan is je vraag weer wel relevant, bijvoorbeeld als je een component op kamertemperatuur wil houden.
Wat ik me nou afvraag is of je met deze methode ook grotere objecten kan koelen en hoe bereik je dan met je laserstraal de binnenkant van een object.
Wat ik me nou afvraag is of je met deze methode ook grotere objecten kan koelen en hoe bereik je dan met je laserstraal de binnenkant van een object.
Omdat je met een laserstraal de binnenkant van een object niet kan bereiken kun je dit niet op grotere objecten toepassen.
Het maximaal haalbare is het hele dunne membraam dat deze onderzoekers ook gebruiken. Hierbij kun je een deeltje nog via voldoende richtingen met lasers beschijnen om het te "vangen" en stil te zetten.
Het maximaal haalbare is het hele dunne membraam dat deze onderzoekers ook gebruiken. Hierbij kun je een deeltje nog via voldoende richtingen met lasers beschijnen om het te "vangen" en stil te zetten.
Ik denk dat je dat aan een soort resonantie effect kan afmeten. Door resonantie kan een kleine trilling enorm versterkt worden.dus lijkt het me dat je extreem goede sensoren nodig hebt om dat bij te benen
Denk maar eens aan hoe een kleine geluidstrilling in staat is via resonantie een zodanige uitslag te bewerkstellen dat het kristallen glas breekt.
Zo zal ook het membraam van het experiment op een bepaalde manier gaan trillen onder invloed van het laserlicht. (Dat wordt ook als zodanig beschreven in het artikel) Op andere plaatsen (in de knooppunten van de trillingen/golven) zal de beweging juist nul zijn.
Wanneer de trilling op bepaalde plaatsen maximaal is, dan heb je je laser precies goed afgesteld. Die trilling zal relatief groot zijn.
Daarnaast, omgezet in elektrische signalen is het ook eenvoudig te versterken. Dat doen we met geluidstrillingen regelmatig bij b.v. een pop-concert
Na versterking zal het signaal eenvoudig zichtbaar gemaakt kunnen worden op een oscilloscoop of rechtstreeks in een meet-regel-kring gebruikt worden om de laser bij te stellen.
[Reactie gewijzigd door T-men op maandag 23 januari 2012 17:17]
ligt het aan mij of koel je het nou door er energie in te stoppen... je zet het met energie op zijn plaats, maar diezelfde energie blijft volgens de wet van energiebehoud bestaan. Dan wordt deze energie toch uiteindelijk weer warmte? En waar gaat de warmte(energie) van het plaatje dat al aanwezig is dan naar toe? komt er zeer warme lucht van het plaatje af of iets dergelijks?
Verder, bedankt voor de uitleg hierboven. Ik snap nu in ieder geval het idee.
Verder, bedankt voor de uitleg hierboven. Ik snap nu in ieder geval het idee.
Je kunt via impulsbehoud en het golf-deeltje dualisme van licht wel makkelijk inzien dat je met licht atomen kunt koelen. Vergeiljk dit maar met het remmen van bewegende objecten met wat balletjes - zolang je in de juiste richting het object raakt, remt het af. Aangezien temperatuur gelijk is aan kinetische energie op kleine schaal, kun je zo je atomen koelen.*
Deze techniek wordt al tijden gebruikt voor het realiseren van een Bose Einstein condensaat (i.e. een wolkje atomen met een temperatuur in de orde van nK). Wikipedia heeft er ook nog wel een leesbaar artikel over.
*: dit is wel wat gesimplificeerd.
Deze techniek wordt al tijden gebruikt voor het realiseren van een Bose Einstein condensaat (i.e. een wolkje atomen met een temperatuur in de orde van nK). Wikipedia heeft er ook nog wel een leesbaar artikel over.
*: dit is wel wat gesimplificeerd.
[Reactie gewijzigd door Laurent op maandag 23 januari 2012 13:24]
Zeggen dat alle licht verwarmd is fout,
licht verwarmd een stof alleen als de frequentie van het gebruikte licht en de eigenfrequentie van de stof in kwestie ongeveer gelijk zijn. Hierdoor gaan de elektronen in resonantie met het licht en gaan de elektronen sneller bewegen.
of volgens de fotonentheorie: een foton met de juiste frequentie gaan een elektron exiteren naar een hogere energieband.
Water gaat resoneren (en dus opwarmen) met de frequenties die in het infrarood gedeelte liggen. Wij mensen bestaan voornamelijk uit veel water dus gaan enkel warmte waarnemen van IR-straling.
licht verwarmd een stof alleen als de frequentie van het gebruikte licht en de eigenfrequentie van de stof in kwestie ongeveer gelijk zijn. Hierdoor gaan de elektronen in resonantie met het licht en gaan de elektronen sneller bewegen.
of volgens de fotonentheorie: een foton met de juiste frequentie gaan een elektron exiteren naar een hogere energieband.
Water gaat resoneren (en dus opwarmen) met de frequenties die in het infrarood gedeelte liggen. Wij mensen bestaan voornamelijk uit veel water dus gaan enkel warmte waarnemen van IR-straling.
zoals ik het lees warmt de laser een deel op, dat uitzet, en door de uitzetting koelt een ander deel af.
vage techniek, maar mooi dat ze dit soort vage dingen kunnen tegenwoordig.
vage techniek, maar mooi dat ze dit soort vage dingen kunnen tegenwoordig.
De vraag die ik me afstel wordt de laser gebruikt als ontsteking zodat de groei kan beginnen. Zover ik heb begrepen blijft de laser niet de hele tijd aan en de input wordt verlaagt door de spiegel.
Maar het unieke is niet de laser, daar wordt teveel op gefocust. Het gaat om de membraan, deze heeft een aantal unieke eigenschappen. Als het energie ontvangt zet het uit waardoor afkoeling ontstaat.
Normaal is het zo dat als netto net zoveel energie vanaf moet komen als er in gaat. Een membraan dat zijn eigen omgeving vergiftigd door naar een extreme temperatuur te gaan. Daar verbaas is me het meeste over. Is dit net zoiets als een bacterie die ze in een piramide hebben gevonden en als verdeding mechanisme de omgeving vergiftigd bij de bacterie bouwt het een schild om zich heen en kan voor milleniums overleven. Het lijkt me dat kou het membraan bewaard en als het weer opwarmt dat hij weer normaal functioneert.
Zou intressant zijn als bij hypnoses klopt dan zou je ditzelfde membraan kunnen onderzoeken om iemand in te vriezen.
Maar het unieke is niet de laser, daar wordt teveel op gefocust. Het gaat om de membraan, deze heeft een aantal unieke eigenschappen. Als het energie ontvangt zet het uit waardoor afkoeling ontstaat.
Normaal is het zo dat als netto net zoveel energie vanaf moet komen als er in gaat. Een membraan dat zijn eigen omgeving vergiftigd door naar een extreme temperatuur te gaan. Daar verbaas is me het meeste over. Is dit net zoiets als een bacterie die ze in een piramide hebben gevonden en als verdeding mechanisme de omgeving vergiftigd bij de bacterie bouwt het een schild om zich heen en kan voor milleniums overleven. Het lijkt me dat kou het membraan bewaard en als het weer opwarmt dat hij weer normaal functioneert.
Zou intressant zijn als bij hypnoses klopt dan zou je ditzelfde membraan kunnen onderzoeken om iemand in te vriezen.
Compleet mee eens, ik snap er niet zoveel van. En het klinkt juist zo interesant.
Hier wordt gezegd dat het membraan resoneerde. Dat is gewoon uit zetten of inkrimpen op de maat van de muziek van de laser (ofwel golflengte). Dat resoneren op die golflengte van het licht hier, gaat dan zo snel waarschijnlijk dat het een mega koelend effect heeft.
Niet iedere laser geeft ook veel warmte trouwens.
Daarbij wordt hier verteld over de kwantummechanica dat is natuurlijk leuk, daar gelden om het formaat waar hier over wordt verteld nog eens andere wetten.
Niet iedere laser geeft ook veel warmte trouwens.
Daarbij wordt hier verteld over de kwantummechanica dat is natuurlijk leuk, daar gelden om het formaat waar hier over wordt verteld nog eens andere wetten.
[Reactie gewijzigd door vorax187 op maandag 23 januari 2012 12:53]
Ik begrijp het zelf ook niet helemaal maar dit is wat er in het artikel staat:
"The paradox is that although the membrane as a whole is getting warmer, the membrane is cooled by a certain oscillation and cooling can be controlled with laser light. So it is cooling by warming!"
"The paradox is that although the membrane as a whole is getting warmer, the membrane is cooled by a certain oscillation and cooling can be controlled with laser light. So it is cooling by warming!"
Precies, de warmte wordt gebruikt om de koeling te activeren en van energie te voorzien zodat er gekoeld kan blijven worden.
Dat klopt niet denk ik, koude is gewoon een gebrek aan warmte, en aangezien warmte energie is, dus ook een gebrek aan energie.
Om iets koud te krijgen moet je er net geen energie insteken, je moet het er juist uithalen. Een koelkast "koelt" ook niet, het haalt gewoon de warmte eruit.
Om iets koud te krijgen moet je er net geen energie insteken, je moet het er juist uithalen. Een koelkast "koelt" ook niet, het haalt gewoon de warmte eruit.
Ja, zo kan je het ook formulieren. Maar er wordt hier energie tegen energie ook gebruikt.
haha dat klopt ook niet. Anders zou een koelkast geen electriciteit nodig hebben.
Tuurlijkwel hoe doe je anders het lichtje aan.
Maaruh ik bedoelde op de laserkoeling. Maar ik ga er vanuit dat de term laserkoeling in deze context hetzelfde betekend als bij laserkoeling van gassen. Anders zou het geen laserkoeling pers se zijn namelijk.
Maaruh ik bedoelde op de laserkoeling. Maar ik ga er vanuit dat de term laserkoeling in deze context hetzelfde betekend als bij laserkoeling van gassen. Anders zou het geen laserkoeling pers se zijn namelijk.
Een koelkast heeft energie nodig om de warmte uit de binnenkant van de kast te halen.
Hoe werkt een koelkast
Hoe werkt een koelkast
[Reactie gewijzigd door jpk op maandag 23 januari 2012 16:30]
Peltier koeling? Doet eigenlijk hetzelfde...een koelkast ook. Ze maken een bepaalde plek kouder, dit gaat niet met 100% rendement door wrijvingen etc. en je garage/keuken warmt op. Zelfs na het opheffen van het temperatuursverschil.
Moet je meer populair wetenschappelijke blaadjes lezen (KIJK ofzo) blijkbaar.
Kort samengevat werkt laserkoeling bij gassen als volgt: warmte is de beweging van deeltjes. Als je een deeltje dus kan 'afremmen' kun je hem koelen. Als je laserlicht neemt wat de frequentie heeft van deze beweging en daar net iets onder gaat zitten kun je koelen. Als het deeltje namelijk naar het licht toe beweegt klopt (door het doppler-effect) de frequentie en neemt het deeltje energie op, waardoor het afremt (het licht duwt het deeltje de andere kant op) maar als het deeltje van het licht af beweegt duwt het licht het niet opnieuw, daarmee zou het het deeltje versnellen. Dat gebeurt niet en dus is er een netto afremming, want elke keer dat het deeltje richting het licht beweegt wordt het afgeremd.
Bij gassen kan dat met methode die al even, maar daarbij moeten atomen gevangen zitten in een soort magnetische kooi. Met vaste stoffen is het heel wat moeilijker, en daar heeft men nu dus ook een oplossing voor gevonden.
Kort samengevat werkt laserkoeling bij gassen als volgt: warmte is de beweging van deeltjes. Als je een deeltje dus kan 'afremmen' kun je hem koelen. Als je laserlicht neemt wat de frequentie heeft van deze beweging en daar net iets onder gaat zitten kun je koelen. Als het deeltje namelijk naar het licht toe beweegt klopt (door het doppler-effect) de frequentie en neemt het deeltje energie op, waardoor het afremt (het licht duwt het deeltje de andere kant op) maar als het deeltje van het licht af beweegt duwt het licht het niet opnieuw, daarmee zou het het deeltje versnellen. Dat gebeurt niet en dus is er een netto afremming, want elke keer dat het deeltje richting het licht beweegt wordt het afgeremd.
Bij gassen kan dat met methode die al even, maar daarbij moeten atomen gevangen zitten in een soort magnetische kooi. Met vaste stoffen is het heel wat moeilijker, en daar heeft men nu dus ook een oplossing voor gevonden.
[Reactie gewijzigd door ktf op maandag 23 januari 2012 13:02]
nvm. - meer refreshen
[Reactie gewijzigd door Subslider op maandag 23 januari 2012 13:04]
De laser verwarmt wel, maar het is de stof die het licht omzet in cooling.
Het materiaal zet uit door de warmte waardoor het weer afkoelt omdat het de energie die het ontvangt van licht omzet in beweging.
Wat ik me afvraag is of de laser een ontsteking is en dat als het materiaal uitzet het ook warmt opneemt van de omgeving. Dit laatste is van uit mij speculatie.
Het materiaal zet uit door de warmte waardoor het weer afkoelt omdat het de energie die het ontvangt van licht omzet in beweging.
Wat ik me afvraag is of de laser een ontsteking is en dat als het materiaal uitzet het ook warmt opneemt van de omgeving. Dit laatste is van uit mij speculatie.
Ik heb hier wel een mooie uitleg gevonden. Zelfs met praktijk oefening kan je hier uitrekenen wat een foton nou eigenlijk voor invloed heeft.
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=583640
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=583640
CPU / GPU koeling van de toekomst? 
Ik zit meer te denken aan ruimtevaart.
De Planck Telescoop is (deels) werkeloos geworden omdat de koelvloeistof (He3 als ik me goed herinner) op is, en hij nu opwarmt. Hij is nog steeds op minder dan 2 Kelvin, maar dat is niet koud genoeg voor 1 van de instrumenten.
Nu is dat een extreem voorbeeld, en zou het in dit geval niet werken omdat ze het niet koud krijgen, maar toekomstige instrumenten zouden hier gebruik van kunnen maken.
Energie voldoende voor die laser, desnoods een plutonium centrale mee naar boven.
De Planck Telescoop is (deels) werkeloos geworden omdat de koelvloeistof (He3 als ik me goed herinner) op is, en hij nu opwarmt. Hij is nog steeds op minder dan 2 Kelvin, maar dat is niet koud genoeg voor 1 van de instrumenten.
Nu is dat een extreem voorbeeld, en zou het in dit geval niet werken omdat ze het niet koud krijgen, maar toekomstige instrumenten zouden hier gebruik van kunnen maken.
Energie voldoende voor die laser, desnoods een plutonium centrale mee naar boven.
niet vergeten dat de planck zijn verwachte levensduur zeer ruim heeft overstreden. er was voldoende He3 om minimaal 2 volledige scans te maken van de CMB en hij heeft er bijna 6 kunnen maken (halvewege de 6e scan was het op).
hoewel het koelmiddel opraakte was er meer dan genoeg aan boord om de complete missie af te maken. met sattelieten die brandstof nodig hebben (bijna alle) om hun baan te houden is de brandstof de maatstaaf van de levensduur echer is vaak de brandstof pas op nadat hij zijn (economische) leven heeft uitgezongen en word er vaak een nieuwe omhoog geschoten als vervanging die natuurlijk ook de allernieuwste technieken aan boord heeft en begint het hele riedeltje overnieuw. oude satteliete in de lucht houden door (kwetsbare) koeltechnieken te gebruiken zoals lasers is natuurlijk erg mooi maar het heeft relatief weinig meerwaarde gezien de snelheid waarmee een satelliet tegenwoordig als "oud" kan worden bestepeld en dient te worden vervangen. pure wetenschappelijke sattelieten zoals de planck hebben meestal een relatief korte levensduur gezien de missies niet zo lang duren en worden daarnaa hoofdzakelijk aleen maar gebruikt voor verfijnen van de bestaande data en is het om het erg lullig te zeggen een "speleding" van de wetenschappers om nieuwe experimentjes te bedenken die ze ermee kunnen doen. soms komen daar natuurlijk leuke dingen uit maar de tekortkomingen aan (brand)stoffen aan boord is gewoon iets waar men mee moet leren leven. als een satteliet een zeer lang leven heeft zal er veel minder snel doorgaan met het ontwikkelen met nieuwe. een beperkte levensduur is alleen al voor de innovatie een vooruitgang.
hoewel het koelmiddel opraakte was er meer dan genoeg aan boord om de complete missie af te maken. met sattelieten die brandstof nodig hebben (bijna alle) om hun baan te houden is de brandstof de maatstaaf van de levensduur echer is vaak de brandstof pas op nadat hij zijn (economische) leven heeft uitgezongen en word er vaak een nieuwe omhoog geschoten als vervanging die natuurlijk ook de allernieuwste technieken aan boord heeft en begint het hele riedeltje overnieuw. oude satteliete in de lucht houden door (kwetsbare) koeltechnieken te gebruiken zoals lasers is natuurlijk erg mooi maar het heeft relatief weinig meerwaarde gezien de snelheid waarmee een satelliet tegenwoordig als "oud" kan worden bestepeld en dient te worden vervangen. pure wetenschappelijke sattelieten zoals de planck hebben meestal een relatief korte levensduur gezien de missies niet zo lang duren en worden daarnaa hoofdzakelijk aleen maar gebruikt voor verfijnen van de bestaande data en is het om het erg lullig te zeggen een "speleding" van de wetenschappers om nieuwe experimentjes te bedenken die ze ermee kunnen doen. soms komen daar natuurlijk leuke dingen uit maar de tekortkomingen aan (brand)stoffen aan boord is gewoon iets waar men mee moet leren leven. als een satteliet een zeer lang leven heeft zal er veel minder snel doorgaan met het ontwikkelen met nieuwe. een beperkte levensduur is alleen al voor de innovatie een vooruitgang.
Zou kunnen heb je een bio cpu / gpu
Respect voor wat de wetenschap allemaal kan bereiken. Nu hopen dat we gauw een lasergekoelde quantumcomputer kunnen kopen .
.Mooie techniek zeker als het ook nog is energie efficiënt is kan het een hoop kosten besparen.
En dan zou je diode maar eens doorbranden zeg...
Koelen met lasers is niet bepaald nieuw, deze toepassing weer wel.
Voor al die mensen hierboven die er geen jota van snappen, het vereist wel enige kennis van wat natuurkunde. http://nl.wikipedia.org/wiki/Laserkoeling.
Voor al die mensen hierboven die er geen jota van snappen, het vereist wel enige kennis van wat natuurkunde. http://nl.wikipedia.org/wiki/Laserkoeling.
Impressive om dat met een laser te doen. Want je zou verwachten dat een laser juist verwarmt...het membraan bereikte een temperatuur van slechts min 269 graden Celcius
Het is trouwens nét genoeg om vloeibaar helium te maken. Dat condenseert/verdampt nml op -268,93 graden
[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op maandag 23 januari 2012 12:55]
Technisch gezien verwarmt de laser ook! Alleen de reactie van de laser op het membraan verzorgt de koeling!
ik denk dat het resoneren een koelende werking heeft omdat er dan meer lucht langs het membraan stroomtOp die manier wordt een optische resonator gecreëerd waardoor het membraan opwarmt en uitzet. De uitzetting levert een oscillatie op die afkoeling van het membraan tot gevolg heeft.
alhoewel je zou verwachten dat de wrijving met lucht weer een warmte ontwikkeling tot gevolg zou hebben
iemand een duidelijkere verklaring?
edit: verhaal + zin opbouw
[Reactie gewijzigd door J-A-J op maandag 23 januari 2012 13:08]
je zit er naast 
met betere luchtcirculatie, krijg je de vrijgekomen warmte sneller weg,
maar je kan een materiaal nooit kouder krijgen dan de toegevoerde lucht
met betere luchtcirculatie, krijg je de vrijgekomen warmte sneller weg,
maar je kan een materiaal nooit kouder krijgen dan de toegevoerde lucht
Wie zegt dat het lucht gekoeld is, staat toch echt laser gekoeld.
Nee, hierboven Ktf legt het goed uit.
Hier zit enig kwantummechanica verhaal inderdaad in.
Een laserstraal bestaat uit fotonen die ergens heen schieten. aardig gebundeld meestal.
Die fotonen hebben een bepaalde energie door het (wat we moeten koelen) membraan hiermee te beschieten.
Even handig om te weten.
'Hiervoor wordt de frequentie van het licht van een laser een klein beetje onder de excitatie-energie van de gebruikte atomen gekozen."
De moleculen die van het membraan die op moleculair niveau tegen de laserstraal in bewegen absorberen de energie van de foton (van de laser) dit zorgt ervoor dat de moleculen minder snel bewegen.
Hier zit het mooie van de kwantum mechanica. Het doppler effect. Als iets naar je toe beweegt zijn de moleculen dichter op elkaar (kwa golflengte) en van je af staat dit verder van elkaar af ten opzichte van jouw.
Op het moment dat in het membraan het tegen de laser in beweegt wordt die frequentie dus lager, dichter bij de frequentie van de laser. Andersom word het verschill tussen de 'frequentie' logischer wijs groter.
Dit geeft een netto resultaat van koeling.
mooi toch
Hier zit enig kwantummechanica verhaal inderdaad in.
Een laserstraal bestaat uit fotonen die ergens heen schieten. aardig gebundeld meestal.
Die fotonen hebben een bepaalde energie door het (wat we moeten koelen) membraan hiermee te beschieten.
Even handig om te weten.
'Hiervoor wordt de frequentie van het licht van een laser een klein beetje onder de excitatie-energie van de gebruikte atomen gekozen."
De moleculen die van het membraan die op moleculair niveau tegen de laserstraal in bewegen absorberen de energie van de foton (van de laser) dit zorgt ervoor dat de moleculen minder snel bewegen.
Hier zit het mooie van de kwantum mechanica. Het doppler effect. Als iets naar je toe beweegt zijn de moleculen dichter op elkaar (kwa golflengte) en van je af staat dit verder van elkaar af ten opzichte van jouw.
Op het moment dat in het membraan het tegen de laser in beweegt wordt die frequentie dus lager, dichter bij de frequentie van de laser. Andersom word het verschill tussen de 'frequentie' logischer wijs groter.
Dit geeft een netto resultaat van koeling.
mooi toch
Lijkt me ZEER interessant voor observatiesatellieten. Waaronder ook de nog te lanceren James Webb. Die vereisen nogal wat koeling tot het bijna absolute nulpunt.
Linkjes:
http://webbtelescope.org/...extremes/keep_it_cold.php
http://www.jwst.nasa.gov/cryocooler.html
Linkjes:
http://webbtelescope.org/...extremes/keep_it_cold.php
http://www.jwst.nasa.gov/cryocooler.html
Ik zie je post te laat, maar ik zat aan Planck te denken: http://www.esa.int/SPECIALS/Planck/SEMWN20YUFF_0.html
Alleen is de koeling net niet genoeg.
Edit: tikvout
Alleen is de koeling net niet genoeg.
Edit: tikvout
[Reactie gewijzigd door ADQ op maandag 23 januari 2012 13:09]
Op dit item kan niet meer gereageerd worden.
Populair: Tablets Samsung Websites en communities Mobiele telefoons Google Sony Games Microsoft Consoles Microsoft Xbox One
© 1998 - 2013 Tweakers.net B.V. Contact Over Tweakers Jouw privacy Algemene voorwaarden Cookies
Tweakers wordt uitgegeven door De Persgroep en wordt gehost door True
