Близкая аналогия теплового транзистора с обычным транзистором совсем не случайна. Дело в том, что тепло в нем переносят, в основном, электроны и, управляя движением электронов, нетрудно управлять потоком тепла. Первые публикации о новом холодильнике появились еще в начале года. Он состоит из нескольких миниатюрных сверхпроводящих электродов (обозначенных буквами S на фото), отделенных изолятором от металлического электрода (N), с другой стороны от которого расположен третий управляющий электрод. Геометрия и материал электродов подобраны так, чтобы электроны между металлом и сверхпроводником туннелировали строго по одному. Это достигается за счет так называемой кулоновской блокады – естественного отталкивания между отрицательно заряженными электронами, которые мешают друг другу одновременно втиснуться в узкий сверхпроводящий электрод. Благодаря кулоновской блокаде только самым быстрым, то есть горячим электронам удается перескочить из металла в сверхпроводник, что и приводит к охлаждению металла.

Ученые надеются достичь таким способом рекордно низких температур для твердых тел около 10 миллиградусов Кельвина. Экспериментируя с новым устройством, авторы обнаружили, что поток тепла и электрический ток в тепловом транзисторе сильно зависят от температуры металлического электрода. Это свойство можно использовать, чтобы получить весьма точные термометры для сверхнизких температур.

К сожалению, поток тепла сквозь тепловой транзистор весьма мал, и ученые пока не видят прямых коммерческих применений своему холодильнику. Его можно будет использовать в научных лабораториях для охлаждения различных датчиков и сенсоров, а также для детального изучения процессов переноса тепла и электронов при низких температурах. ГА