NIST bouwt kwantumkoelkast

Leestijd: < 1 minuten

Teake Zuidema

Een team van het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft een ‘koelkastje’ ontwikkeld dat kwantumeffecten in nano- en microstructuren exploiteert om veel grotere objecten af te koelen.

Het koelelement is een vierkante chip (zichtbaar op de groene printplaat op de foto) die bestaat uit 48 elementen. Ieder element is een sandwich van een gewoon metaal, een 1 nm dikke isolerende laag en een supergeleidend materiaal. Wanneer er een spanning over de chip wordt gezet, ‘tunnelen’ (kort door de bocht: een kwantummechanische vorm van verplaatsen) de meest geëxciteerde elektronen van het metaal door de isolerende laag naar de supergeleider, waarbij de temperatuur van het donerende metaal sterk afkoelt. Dit metaal onttrekt op zijn beurt energie aan een koperen plaatje dat met schroeven aan de chip is bevestigd. De kwantumkoelkast doet er achttien uur over om het koperen plaatje af te koelen van 290 mK naar 256 mK (bijna 273 °C onder nul).

‘We benutten zo kwantummechanische effecten om een blokje koper af te koelen’, zegt projectleider Joel Ullom. ‘Je moet er even bij stilstaan dat het koper ongeveer een miljoen keer zo zwaar is als het koelelement. Dit is een zeldzaam geval waarin met een nano- of micromechanisch apparaat de macroscopische wereld gemanipuleerd wordt.’ Het is te volgens Ullom te vergelijken met het afkoelen van een immens groot gebouw met slechts één airconditioning in een raam.

NIST hoop de technologie zo te perfectioneren dat het koelkastje geschikt wordt om geavanceerde sensoren in telescopen af te koelen tot onder 300 mK.

Lees ook

Nieuwsbrief
* indicates required