Když magnety mrazí

redakce  |  
mrazy

Život bez ledničky si dnes už představíme jenom těžko. A za všechna ta léta, po která se ledničky vyrábějí, fungují všechny na stejném principu. Základem činnosti je neustálý koloběh stlačování a následného rozpínání chladicího média, kterým je plyn. Při stlačování se plyn zahřívá a teplo z něj je odváděno do okolí, zatímco při rozpínání se plyn ochlazuje, a tím se chladí vnitřek ledničky. Na obzoru je ale nová generace ledniček, založená na tzv. magnetokalorickém jevu (MCE). Molekuly magnetokalorické látky tvoří samostatné magnety uvnitř slitiny, tzv. magnetické domény, a pokud na ně nepůsobí vnější magnetické pole, jsou orientovány zcela nahodile. Jestliže je ale vystavíme vnějšímu magnetickému poli, všechny tyto minimagnety se orientují podobně, jako se orientuje kompasová střelka v zemském magnetickém poli.

Vzhledem k tomu, že kladou tomuto přeorientování odpor, látka se začne zahřívat. Po vypnutí pole začne zase chladnout tím, jak se molekuly vracejí do původního neuspořádaného stavu, a tím spotřebovávají energii z okolí. A protože nic se neděje beze ztrát, nakonec systém skončí chladnější, než začal. Přestože je tento objev už poměrně starý (1926), výraznějšího rozšíření se zatím nedočkal. Může za to především složení slitin, které obsahují vzácné zeminy, takže jsou velmi drahé, anebo slitiny obsahují vysoký podíl arzenu, což také není to pravé ořechové. Kromě toho nejsou dostupné materiály, které by měly dostatečnou účinnost při pokojové teplotě, většinou pracují až díky chlazení kapalným dusíkem. Proto se dnes setkáváme s praktickými aplikacemi magnetokalorického chlazení pouze tam, kde nám více než na ceně záleží na spolehlivosti a dosažené teplotě. Tímto chlazením se dosahují teploty v řádech milikelvinů, tedy skoro absolutní nuly (–273,15 °C). Při nich už selhává chlazení kapalným heliem, které začíná zamrzat. Jako příklad lze uvést rentgenový spektrometr na sondě Astro E2 – ten je tímto systémem chlazen na teplotu 65 mK, tedy na –273,085 °C.

Společný tým vědců soustředěných kolem Centra pro neutronový výzkum Národního ústavu pro normy a technologie v americkém Marylandu (výzkumu se účastnily též univerzity v Princetonu a Pekingu) referoval v prestižním časopise Physical Review o objevu, který otevírá dveře pro použití MCE chlazení i v našich ledničkách. Podařilo se jim syntetizovat sloučeninu manganu, železa, fosforu a germania (Mn1.1Fe0.9 (P0.8Ge0.2)), jedná se o první známou slitinu, která má dostatečně silný MCE při pokojové teplotě. Má být podstatně levnější než doposud používané slitiny a neobsahuje žádné toxické látky.

Nejčtenější