华盛顿大学研究人员首次实现激光冷却液体

自1960年激光发明以来，它们总是发出热量，或者作为一个用途广泛的工具，一种副产品，也经常以一种虚构的方式被用来征服银河系的敌人。

但是这些激光束却从来没有用来冷却液体。华盛顿大学的研究人员首次解决了这个存在了几十年的难题，他们在现实条件下，实现了用激光冷却水和其它液体。

这一研究成果发表于11月16日出版的《美国国家科学院院刊上》，该团队利用红外激光将水冷却到36华氏度，这是该领域的一项重大突破。

“如果你看过电影星球大战，就会知道电影里面的激光炮能够使物体升温。而这一次，是首次利用激光束在日常条件下冷却像水这样的液体，” 这篇论文的主要作者，也是华盛顿大学材料科学与工程专业助理教授Peter Pauzauskie说。“这种做法是否能够成功，确实是一个悬而未决的问题，因为我们都知道，水被光束照亮，就会变暖。”

这个发现能够帮助工业领域，利用集中光束在一个微小的面积里实现“点冷”操作。举个微处理器的例子，可能会有那么一天，使用激光束来冷却计算机芯片中的特定部件，以防止过热，这样也能让信息处理的效率更高。

科学家们也能利用激光束，在细胞分裂或自我修复时，通过精确地冷却细胞的一部分，减缓它们的分裂和自我修复过程，从而让研究人员有机会了解细胞是如何工作的。也可以在神经网络中单独冷却一个神经元——只是让这个神经元不再活跃，并没有损害它——通过这种方式来了解附近的神经元如何绕过它以及实现自我修复。

“对于细胞如何分裂，分子和酶如何实现它们的功能，还有许多令人感兴趣的方面，但在以往却没有办法做到通过冷却的方式来研究它们的特性，” Pauzauskie说，他也是来自华盛顿州里奇兰，美国能源部的太平洋西北国家实验室的科学家。“利用激光冷却，有点像将电影中的生命的活动过程进行慢动作展示，优点是，你不需要冷却整个细胞，如果冷却整个细胞就会杀死它或改变它的行为。”

华盛顿大学的研究团队选用红外光作为冷却激光，实现在生物学领域的应用，因为可见光会对细胞有破坏作用，能够将它们“晒伤”。他们证实激光也能冷却盐水和细胞培养基(在遗传和分子研究领域常用)。

为了实现这项突破，华盛顿大学研究团队使用了商业激光领域常见的一种材料，但本质上却与激光现象相反。他们用红外激光照射一个悬浮在水中的微小晶体，激发出一种独特的光线，这个光线的能量比光吸收的能量要稍微多一点。

这种高能光从晶体和包围着它的水中带走了热量。首次激光冷却过程是1995年美国洛斯阿拉莫斯国家实验室在真空条件下实现的，近20年后在液体中，再次实现了这个过程。