Mecânica

O chip mais frio do mundo

O chip mais frio do mundo
O pequeno chip, pouco antes do seu resfriamento recorde. [Imagem: University of Basel/Department of Physics]

Recorde de temperatura mais baixa

Os cientistas também gostam de competir para atingir recordes, e é por isso que numerosos grupos de trabalho em todo o mundo estão usando refrigeradores de alta tecnologia para alcançar temperaturas tão próximas do zero absoluto quanto possível - o zero absoluto corresponde a 0 kelvin ou -273,15 °C.

Uma equipe da Universidade da Basileia, na Suíça, conseguiu agora resfriar um chip nanoelétrico para a temperatura de meros 2,8 milésimos de Kelvin (milikelvin).

Mas não é meramente uma competição: Os físicos querem esfriar coisas o mais próximo do zero absoluto possível porque essas temperaturas extremamente baixas oferecem as condições ideais para experiências quânticas e permitem examinar fenômenos físicos inteiramente novos.

Refrigeração magnética

O novo recorde de resfriamento para um objeto sólido de dimensão macroscópica foi possível graças a uma combinação bem-sucedida de dois sistemas de refrigeração, ambos baseados na refrigeração magnética.

O resfriamento magnético se baseia no fato de que um sistema perde temperatura quando um campo magnético aplicado externamente é atenuado paulatinamente, enquanto qualquer fluxo de calor externo é evitado. Mas o calor da magnetização precisa ele próprio ser removido com outro método para se obter um resfriamento magnético eficiente.

No passo inicial, todas as conexões elétricas do chip foram levadas a uma temperatura de 150 microkelvin - ou seja, uma temperatura já inferior a um milésimo de grau em relação ao zero absoluto. A equipe então integrou um segundo sistema de refrigeração diretamente no próprio chip, e também colocou um termômetro de bloqueio Coulomb sobre ele, que funciona como uma barreira e é insensível a campos magnéticos.

"A combinação dos dois sistemas de refrigeração nos permitiu esfriar o nosso chip abaixo de 3 milikelvin, e estamos otimistas do que podemos usar o mesmo método para atingir o limite mágico de 1 millikelvin," disse o professor Dominik Zumbühl, coordenador da equipe.

Também foi notável o fato de que a equipe tenha conseguido manter essas temperaturas extremamente baixas por um período de sete horas. Isso é tempo suficiente para realizar vários experimentos que ajudarão a entender melhor as propriedades da física quântica.

Bibliografia:

On-and-off chip cooling of a Coulomb blockade thermometer down to 2.8 mK
M. Palma, C. P. Scheller, D. Maradan, A. V. Feshchenko, M. Meschke, Dominik M. Zumbühl
Applied Physics Letters
Vol.: 111, 253105
DOI: 10.1063/1.5002565




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