Kvarsgler leysir kælir til að taka upp stærðargráðu

Hópi vísindamanna frá Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering í Þýskalandi og háskólanum í Nýju Mexíkó í Bandaríkjunum hefur tekist að kæla kvarsgler um 67 kelvin frá stofuhita í fyrsta skipti með laserkælingu. Greint er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í nýjasta hefti tímaritsins Optics Express.
Fólk tengir venjulega leysigeisla við upphitun efna, svo sem að klippa, bora, suða og framkvæma nákvæmnisvinnu á málm- eða steinhlutum. En í sérstökum tilfellum er einnig hægt að kæla efni með leysigeislun, eins og Doppler kælingu á lofttegundum. Hins vegar getur leysigeislun einnig kælt föst efni.
Með svokallaðri and-Stokes flúrljómunarkælingu verða þessi kulda-hita-andstæðu áhrif möguleg. Í þessu ferli er sérstakt háhreint efni spennt fyrir leysigeislun. Vegna orkumunarins á leysiljósinu og geislunar sem efnið gefur frá sér (þ.e. flúrljómun) dregur leysirinn orku úr efninu í formi hita og efnið er kælt.
Í mörg ár var leysikæling á kvarsgleri talin ómöguleg. En í 2019 sýndi teymið í fyrsta skipti að ytterbium (Yb)-dópað kvarsgler væri hægt að kæla með leysi. Á þeim tíma var aðeins hægt að kæla það um 0,7 Kelvin frá stofuhita. Til að fara út fyrir fyrri kælimörk, fínstilltu þeir undirbúningsferlið dópaða efnisins.
Fyrir vikið náði teymið nýrri metskælingu: með því að geisla ytterbium-dópuðum kvarsstöngum í gegnum leysir með 97 vött afli og 1.032 nanómetra bylgjulengd var hitastigið lækkað um 67 Kelvin frá stofuhita.
Þessi nýja framþróun gæti stuðlað að framtíðarþróun á afar stöðugum leysigeislum og lághljóða magnara fyrir nákvæmnismælingar eða skammtatilraunir. Að auki gæti bjartsýni ferlið stuðlað að titringslausri kælingu, sem gæti nýst vel við efnisgreiningu og læknisfræðilega greiningu með hjálp frostsmásjár og gammaorkulitrófsgreiningar.
Efnið hefur einnig hugsanlega notkun í trefjum. Í framtíðinni gæti nýja ferlið verið notað til að þróa afkastamikla trefjalasara sem sigrast á ókostinum við varmaóstöðugleika.