莱顿弗罗斯特征象,又称电场致冷效应,是一种热力学和物理学征象,指当将某些极性分子露出在强电场情形中时,分子的热运动被电场所约束,导致温度下降。
这一征象最早于1928年被荷兰物理学家莱顿和弗罗斯特发现,他们针对一种硫酸铵的晶体,发现该晶体露出在强电场中时,温度下降了数摄氏度。往后科学家们在其他物质中也发现了类似的征象。
莱顿弗罗斯特征象的原理
莱顿弗罗斯特征象的原理是极性分子放置在电场中时,电场将使分子靠近,并减小分子的热运动。
当一个极性分子置于一个平均的电场之中时,它所受到的电场力将指向电场的偏向。若是电场强度足够强,它可以战胜热运动而使分子对齐。当极性分子对齐时,它们会通过近距离的范德华作用相互作用,并导致温度下降。
因此,莱顿弗罗斯特征象的实质是把分子的热运动转化为分子的电运动,导致分子的温度下降。
莱顿弗罗斯特征象的应用
莱顿弗罗斯特征象在现代科技中有普遍的应用,稀奇是在激光制冷和单原子操作方面。
通过将激光和强电场连系使用,科学家们可以将原子和分子的温度降至很低,甚至到达靠近绝对零度的水平,使其到达超冷状态。这种手艺已经被应用于光陷阱和量子盘算等领域及诸如制作单原子时钟等具有高精度的科学领域中。