Den koldeste chip i verden

Fysikere ved universitetet i Basel er lykkedes med at afkøle en nanoelektronisk chip til en temperatur lavere end 3 millikelvin. Forskerne fra Institut for Fysik og Swiss Nanoscience Institute satte denne rekord i samarbejde med kolleger fra Tyskland og Finland. De brugte magnetisk køling til at afkøle de elektriske forbindelser samt selve chippen. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Anvendt fysik bogstaver .

Selv forskere kan lide at konkurrere om rekorder, derfor bruger mange arbejdsgrupper verden over højteknologiske køleskabe til at nå temperaturer så tæt på absolut nul som muligt. Absolut nul er 0 kelvin eller -273,15 ° C. Fysikere sigter mod at afkøle deres udstyr til så tæt på absolut nul som muligt, fordi disse ekstremt lave temperaturer giver de ideelle betingelser for kvanteeksperimenter og gør det muligt at undersøge helt nye fysiske fænomener.

Køling ved at slukke for et magnetfelt

Gruppen ledet af Basel -fysikeren professor Dominik Zumbühl havde tidligere foreslået at udnytte princippet om magnetisk køling i nanoelektronik for at afkøle nanoelektroniske enheder til hidtil usete temperaturer tæt på absolut nul. Magnetisk køling er baseret på det faktum, at et system kan køle ned, når et påført magnetfelt strammes ned, mens enhver ekstern varmestrøm undgås. Inden rampning ned, magnetiseringsvarmen skal fjernes med en anden metode for at opnå effektiv magnetisk køling.

En vellykket kombination

Sådan lykkedes det Zumbühls team at afkøle en nanoelektronisk chip til en temperatur under 2,8 millikelvin, derved opnår en ny lavtemperaturrekord. Dr. Mario Palma, hovedforfatter af undersøgelsen, og hans kollega Christian Scheller brugte med succes en kombination af to kølesystemer, som begge var baseret på magnetisk køling. De afkølede alle chipens elektriske forbindelser til temperaturer på 150 mikrokelvin - en temperatur, der er mindre end en tusendels grad væk fra det absolutte nul.

De integrerede derefter et andet kølesystem direkte i selve chippen, og placerede også et Coulomb -blokadetermometer på det. Konstruktionen og materialesammensætningen gjorde det muligt for dem at magnetisk afkøle dette termometer til en temperatur næsten så lav som absolut nul.

"Kombinationen af ​​kølesystemer gav os mulighed for at afkøle vores chip til under 3 millikelvin, og vi er optimistiske, end vi kan bruge den samme metode til at nå den magiske 1 millikelvin grænse, "siger Zumbühl. Det er også bemærkelsesværdigt, at forskerne er i stand til at opretholde disse ekstremt lave temperaturer i en periode på syv timer. Dette giver nok tid til at udføre forskellige eksperimenter, der vil hjælpe med at forstå fysikkens egenskaber tæt på absolut nul.