Maailman pienin jääkaappi rakennettiin Suomessa

Suomalaisryhmä on kehittänyt ja valmistanut Teknillisen korkeakoulun kylmälaboratoriossa nanokokoisen lämpötransistorin, joka on samalla pienin koskaan tehty jääkaappi.

Laite on valmistettu nanoteknisesti käyttäen elektronisuihkulitografiaa ja se toimii hyvin matalissa lämpötiloissa alle yhden asteen päässä absoluuttisesta nollapisteestä. Laitteen läpi meneviä elektroneja voidaan kontrolloida yksi kerrallaan metalli-suprajohde -rakenteessa ja tämän ansiosta sitä voidaan käyttää lämpötransistorina.

Suomalaiset ovat tutkineet elektronien höyrystämiseen perustuvaa jäähdytystä jo yli vuosikymmenen ajan. Transistori on perinteisesti ohjannut sähkövirtaa, mutta nyt kehitetyssä lämpötransistorissa se ohjaa lämpövirtaa siten, että myös jäähdytystä on mahdollisuus säätää.

Uutena piirteenä TKK:n tutkijoiden valmistamassa laitteessa on erityisen pieni koko. Laite on läpimitaltaan vain noin yhden mikrometrin eli millimetrin tuhannesosan mittainen ja toimintaa säätelevät kontaktit ovat läpimitaltaan vain muutamia kymmeniä nanometrejä eli metrin miljardisosia.

Elektronijäähdyttimiä kaavaillaan käytettävän esimerkiksi avaruustutkimuksessa pienten säteilynilmaisimien täsmäjäähdytykseen. Myös muualla kuin avaruustutkimuksessa pienuus ja yksinkertaisuus olisivat usein valttia. Muita sovellusalueita voivatkin olla esim. kuvantamisessa käytettävät sensorit.

- Miniatyrisoitavat jäähdytystekniikat kehittyvät parhaillaan nopeasti. Voimmekin visioida, että ennen pitkää elektroniset piirit ovat suprajohtavia ja toimivat hyvin kylmissä lämpötiloissa, ilman että käyttäjä edes välttämättä tietää näin olevan. Nyt kehitetty lämpötransistori antaa mahdollisuuden lämpövirran säätämiseen hyvin pienin häviöin sekä paikallisesti että ajallisesti hyvin tarkasti", kertoo professori Jukka Pekola.

- Nyt syntynyt tutkimustulos on tutkijoilleen mielenkiintoinen puhtaasti perustutkimusmielessä. Se on ensimmäinen askel kohti laitetta, jossa termodynamiikkaa eli lämpöoppia tullaan jatkossa tutkimaan liikuttelemalla elektroneja yksi kerrallaan esimerkiksi syklisissä tai Brownin liikkeeseen perustuvissa jäähdyttimissä, Pekola jatkaa.

Lämpötransistori on kehitetty ja valmistettu TKK:n kylmälaboratorion, fysiikan laboratorion ja italialaisen Scuola Normale Superioren yhteistyönä. Viimeisimmät tulokset esitellään Physical Review Letters -sarjassa tällä viikolla.

(MTV3)