"壁部分を備えるマイクロチャネルと、構成粒子を含む流体とを備える装置であって、前記マイクロチャネルが、前記マイクロチャネルの断面に実質的に直交する第1の方向の前記流体の流れを受け入れるように構成され、前記壁部分および前記構成粒子は、前記構成粒子と前記壁部分との間の衝突が略鏡面となるように構成され、前記壁部分が、第1の壁部分と、第2の壁部分と、第3の壁部分と、第1の中間壁部分と、第2の中間壁部分とを少なくともを備え、前記第1の壁部分の境界は、前記第1の中間壁部分の第1の境界と隣接し、前記第2の壁部分の第1の境界は、前記第1の中間壁部分の第2の境界と隣接し、前記第2の壁部分の第2の境界は、前記第2の中間壁部分の第1の境界と隣接し、前記第3の壁部分の境界は、前記第2の中間壁部分の第2の境界と隣接し、それにより、前記第1の壁部分と前記第1の中間壁部分と前記第2の壁部分と前記第2の中間壁部分と前記第3の壁部分とが前記マイクロチャネルの前記壁の連続部分を形成し、前記第1の壁部分に対する第1の法線は、前記第2の壁部分に対する第2の法線に対して平行ではなく、前記第3の壁部分に対する第3の法線に対しても平行ではなく、また前記第2の法線も前記第3の法線に対して平行ではなく、前記第1の法線と前記第2の法線との間の角度オフセットは90度未満であり、前記第2の法線と前記第3の法線との間の角度オフセットとほぼ同じである、装置。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分の間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも整数N倍である、請求項1に記載の装置。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが、M度未満ただし、M=N/10である、請求項2に記載の装置。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも25倍である、請求項1に記載の装置。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが2.5度未満である、請求項4に記載の装置。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも50倍である、請求項1に記載の装置。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが5度未満である、請求項6に記載の装置。前記流体が気体である、請求項1に記載の装置。前記気体が空気を含む、請求項8に記載の装置。前記マイクロチャネルが、平坦な領域に実質的に制限される、請求項1に記載の装置。前記マイクロチャネルの経路が、内側部分と外側部分とをもつらせんであり、前記外側部分の半径が前記内側部分の半径よりも大きい、請求項10に記載の装置。前記流体マイクロチャネルの流れが、前記内側部分から前記外側部分までである、請求項11に記載の装置。前記流体マイクロチャネルの流れが、前記外側部分から前記内側部分までである、請求項11に記載の装置。請求項12の装置を備える加速エレメントと、請求項13の装置を備える減速エレメントと、前記加速エレメントのマイクロチャネルおよび前記減速エレメントのマイクロチャネルと流体連通するマイクロチャネルを備えるインターフェースとを備える熱交換のためのシステムであって、前記加速エレメントの前記流体は、実質的に第1の圧力の前記流体の第1の部分を備え、前記減速エレメントの前記流体は、前記第1の圧力よりも低い実質的に第2の圧力の前記流体の第2の部分を備える、熱交換のためのシステム。前記構成粒子が、分子または原子のうちの少なくとも1つから選択される、請求項1に記載の装置。前記マイクロチャネルの断面が実質的に円形である、請求項1に記載の装置。前記マイクロチャネルの断面が実質的に楕円である、請求項1に記載の装置。前記マイクロチャネルの断面が実質的に正方形である、請求項1に記載の装置。前記マイクロチャネルの断面が実質的に長方形である、請求項1に記載の装置。前記減速エレメントの近傍に熱電デバイスをさらに備える、請求項14に記載のシステム。前記減速エレメントの近傍に光電デバイスをさらに備える、請求項14に記載のシステム。前記減速エレメントに伝導的に固定された熱交換エレメントをさらに備える、請求項14に記載のシステム。前記加速エレメントに伝導的に固定された熱交換エレメントをさらに備える、請求項14に記載のシステム。前記加速エレメントおよび前記減速エレメントが、少なくとも100ワットのレートで、前記加速エレメントから前記減速エレメントに熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項14に記載のシステム。前記加速エレメントおよび前記減速エレメントの各々が、約100ミリメートル×100ミリメートルである、請求項24に記載のシステム。前記加速エレメントの前記マイクロチャネルの少なくとも一部分と、前記減速エレメントの前記マイクロチャネルの少なくとも一部分とが、それぞれ、長さ方向に1ミクロン当たり約3e-11m2~長さ方向に1ミクロン当たり6e-10m2の内部表面積を有するように構成される、請求項25に記載のシステム。前記壁部分が、スパッタリングを使用して堆積された材料を備える、請求項1に記載の装置。前記壁部分が、蒸着を使用して堆積された材料を備える、請求項1に記載の装置。前記壁部分が融点が高い材料を備える、請求項1に記載の装置。前記壁部分が高密度の材料を備える、請求項1に記載の装置。前記壁部分が、コーティング材料をさらに備える、請求項1に記載の装置。前記壁部分が、スパッタリングを使用して基板材料上に堆積されたコーティング材料を備え、前記構成粒子と前記壁部分の間の前記略鏡面衝突が、前記構成粒子と前記コーティング材料との間の略鏡面衝突を含む、請求項1に記載の装置。前記壁部分が、蒸着を使用して基板材料上に堆積されたコーティング材料を備え、前記構成粒子と前記壁部分の間の前記略鏡面衝突が、前記構成粒子と前記コーティング材料との間の略鏡面衝突を備える、請求項1に記載の装置。前記基板が銅である、請求項32に記載の装置。前記コーティング材料がタングステンである、請求項34に記載の装置。前記壁部分が、全体的に滑らかになるように製造される、請求項1に記載の装置。壁部分を備えるマイクロチャネルを提供することと、構成粒子を含む流体を提供することと、前記壁部分に隣接して前記流体の流れを誘発することを含む方法であって、前記マイクロチャネルが、前記マイクロチャネルの断面に実質的に直交する第1の方向の流体の流れを受け入れるように構成され、前記壁部分および前記構成粒子は、前記構成粒子と前記壁部分との間の衝突が略鏡面となるように構成され、前記壁部分が、第1の壁部分と、第2の壁部分と、第3の壁部分と、第1の中間壁部分と、第2の中間壁部分とを少なくともを備え、前記第1の壁部分の境界は、前記第1の中間壁部分の第1の境界と隣接し、前記第2の壁部分の第1の境界は、前記第1の中間壁部分の第2の境界と隣接し、前記第2の壁部分の第2の境界は、前記第2の中間壁部分の第1の境界と隣接し、前記第3の壁部分の境界は、前記第2の中間壁部分の第2の境界と隣接し、それにより、前記第1の壁部分と前記第1の中間壁部分と前記第2の壁部分と前記第2の中間壁部分と前記第3の壁部分とが前記マイクロチャネルの前記壁の連続部分を形成し、前記第1の壁部分に対する第1の法線は、前記第2の壁部分に対する第2の法線に対して平行ではなく、前記第3の壁部分に対する第3の法線に対しても平行ではなく、また前記第2の法線も前記第3の法線に対して平行ではなく、前記第1の法線と前記第2の法線との間の角度オフセットは90度未満であり、前記第2の法線と前記第3の法線との間の角度オフセットとほぼ同じである、方法。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分の間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも整数N倍である、請求項37に記載の方法。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが、M度未満ただし、M=N/10である、請求項38に記載の方法。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも25倍である、請求項37に記載の方法。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが2.5度未満である、請求項40に記載の方法。前記第1の壁部分と前記第2の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくとも50倍である、請求項37に記載の方法。前記第1の法線と前記第2の法線との間の前記角度オフセットが5度未満である、請求項42に記載の方法。壁部分を備えるマイクロチャネルを提供する前記ステップが、第1の時間に第1の温度の前記壁部分を提供することを含み、前記流体の一部分が、前記第1の時間と前記第1の時間よりも後の第2の時間との間の時間期間中に前記マイクロチャネルを通って流れ、前記壁部分は、前記第2の時間に前記第1の温度よりも低い第2の温度を示す、請求項37に記載の方法。前記流体が気体である、請求項37に記載の方法。前記気体が空気を含む、請求項45に記載の方法。前記構成粒子が、分子または原子のうちの少なくとも1つから選択される、請求項37に記載の方法。前記マイクロチャネルが、平坦な領域に実質的に制限される、請求項37に記載の方法。前記マイクロチャネルの経路が、内側部分と外側部分とをもつらせんであり、前記外側部分の半径が前記内側部分の半径よりも大きい、請求項48に記載の方法。前記流体マイクロチャネルの流れが、前記内側部分から前記外側部分までである、請求項49に記載の方法。前記流体マイクロチャネルの流れが、前記外側部分から前記内側部分までである、請求項49に記載の方法。請求項50の方法を含む、加速エレメントを提供することと、請求項51の方法を含む、減速エレメントを提供することと、前記加速エレメントの前記マイクロチャネルおよび前記減速エレメントの前記マイクロチャネルと流体連通するマイクロチャネルを備えるインターフェースを提供することとを含む熱交換の方法であって、前記加速エレメントの前記流体は、実質的に第1の圧力の前記流体の第1の部分を備え、前記減速エレメントの前記流体は、前記第1の圧力よりも低い実質的に第2の圧力の前記流体の第2の部分を備える、熱交換の方法。前記マイクロチャネルの断面が実質的に円形である、請求項37に記載の方法。前記マイクロチャネルの断面が実質的に楕円である、請求項37に記載の方法。前記マイクロチャネルの断面が実質的に正方形である、請求項37に記載の方法。前記マイクロチャネルの断面が実質的に長方形である、請求項37に記載の方法。前記減速エレメントの近傍に熱電デバイスを提供することをさらに備える、請求項52に記載の方法。前記減速エレメントの近傍に光電デバイスを提供することをさらに備える、請求項52に記載の方法。前記減速エレメントに伝導的に固定された熱交換エレメントを提供することをさらに備える、請求項52に記載の方法。前記加速エレメントに伝導的に固定された熱交換エレメントを提供することをさらに備える、請求項52に記載の方法。前記加速エレメントおよび前記減速エレメントが、少なくとも100ワットのレートで、前記加速エレメントから前記減速エレメントに熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項52に記載の方法。前記加速エレメントおよび前記減速エレメントの各々が、約100ミリメートル×100ミリメートルである、請求項61に記載の方法。前記加速エレメントの前記マイクロチャネルの少なくとも一部分と、前記減速エレメントの前記マイクロチャネルの少なくとも一部分とが、それぞれ、長さ方向に1ミクロン当たり約3e-11m2~長さ方向に1ミクロン当たり6e-10m2の内部表面積を有するように構成される、請求項62に記載の方法。壁部分を備えるマイクロチャネルを提供することが、スパッタリングを使用して、前記マイクロチャネルの表面上に材料を堆積させることを含む、請求項37に記載の方法。壁部分を備えるマイクロチャネルを提供することが、蒸着を使用して、前記マイクロチャネルの表面上に材料を堆積させることを含む、請求項37に記載の方法。前記壁部分が融点が高い材料を備える、請求項37に記載の方法。前記壁部分が高密度の材料を備える、請求項37に記載の方法。前記表面が銅である、請求項64に記載の方法。前記材料がタングステンである、請求項68に記載の方法。前記壁部分が、全体的に滑らかになるように製造される、請求項37に記載の方法。次に、本開示の本実施形態例示的な実施形態について詳細に参照し、その特性は、添付の図面に示される。可能な場合はいつでも、図面全体にわたって、同じまたは同様の部分を指すために同じ参照番号が使用される。図1に、本開示に一致する例示的な熱交換システム100の図を示す。ポンプ150は、チャネル152からチャネル151までの流体たとえば、空気などの流れを生成および/または維持するように構成される。矢印118はチャネル151への例示的な流体流れを示し、矢印128はチャネル152からの例示的な流体流れを示す。概して、本開示によれば、サブシステム110は、複数の加速エレメント115を含むことができ、各加速エレメント115は、チャネル151と流体連通するマイクロチャネル以下に詳述するを含む。さらに、サブシステム120は、複数の減速エレメント125を含むことができ、各減速エレメント125もまた、チャネル152と流体連通するマイクロチャネル以下に詳述するを含む。さらに、本開示の例示的な実施形態によれば、各加速エレメント115のマイクロチャネルの各々と各減速エレメント125のマイクロチャネルの各々との間は1対1対応とすることができ、この1対1対応は、各加速エレメント115のマイクロチャネルを、インターフェース130を介して減速エレメント125の1つのマイクロチャネルと確実に流体連通させることによって実現することができる。好ましい実施形態では、加速エレメント115と減速エレメント125との各対は、低温側加速エレメント115から高温側減速エレメント125に100ワットを伝達することができる。加速エレメントと減速エレメントとのそのような100ワット対内のそのような加速エレメント115の寸法は、100ミリメートル×100ミリメートルとすることができる。さらなる実施形態では、加速エレメント115および減速エレメント125の各々に、追加の熱交換エレメント図示せずを固定することができる。本開示に一致する一実施形態では、追加の熱交換エレメントは、加速エレメント115および減速エレメント125とが平坦であるように実質的に平坦とすることができ、また、そのようなエネルギーを放散させるために追加の表面積を提供することによって減速エレメント125から周囲空気中へと熱を伝導するのに役立つ、あるいは、同じく、冷却目的のために追加の表面積を提供することによって周囲空気から加速エレメント115に熱を伝導するのに役立つことができる。追加の熱交換エレメントは、100ミリメートル×100ミリメートルとすることができ、それにより、1つの実施形態では、加速エレメント115と追加の熱交換エレメント100とを合わせた寸法は100ミリメートル×200ミリメートルとなり、減速エレメント125と追加の熱交換エレメントとを合わせた寸法は100ミリメートル×200ミリメートルとなる。図1に示す本実施形態では、加速エレメント115と減速エレメント125との20個のそのような対が示されており、システム100は、サブシステム110からサブシステム120まで2キロワットを伝達することが可能である。さらなる好ましい実施形態では、35個のそのような対は、低温側から高温側に3.5キロワットを伝達することが可能であり、3.5キロワットシステムの高さHは、約300ミリメートルとすることができる。上述した追加の熱交換エレメントを考慮してインターフェース130が10ミリメートル幅である場合、そのような3.5キロワットシステムの全体寸法は300ミリメートル×210ミリメートル×200ミリメートルとすることができる。さらに、チャネル151およびチャネル152の例示的な直径は、25ミリメートル以上とすることができる。さらに、そのような例示的な3.5キロワットシステムでは、流体が空気である場合、ポンプ150は300~500ワット空気ポンプとすることができる。さらに、そのような例示的な実施形態では、システム100を通って循環されるべき空気は、システム100の隣接環境から引き出すことができる。チャネル151は、複数の加速エレメント115、インターフェース130、および減速エレメント125内の複数のマイクロチャネルを介して、チャネル152と流体連通する。矢印138は、インターフェース130を介した加速エレメント115から減速エレメント125への流体の流れを示す。図2は、図1の例示的な加速エレメント115内のマイクロチャネル210の概略図である。チャネル151は、加速エレメント115中の開口として示され、マイクロチャネル210と流体連通する。図2に示されたマイクロチャネル210の尺度は説明を目的としている。マイクロチャネル210は、小さくなるように加工することができるすなわち、好ましい実施形態では、内部表面積は、長さ方向に1ミクロン当たり約3e-11m2~長さ方向に1ミクロン当たり6e-10m2程度に小さくすることができ、かかる内部表面積は、近似直径が9ミクロン~180ミクロンのチャネルにそれぞれ対応することができる。図2に示すように、例示的な実施形態では、マイクロチャネル210は、平坦な領域すなわち、加速エレメント115にほぼ制限され、チャネル151から入った流体が、マイクロチャネル210に入るようにらせん状になっており、流体が直線チャネル220に入るまで半径が増大している弧が記載されている。好ましい実施形態では、直線チャネル220に達するまでのチャネル151からのマイクロチャネル210の全長は、約10mmから1メートル以上とすることができる。さらに、上記で説明したように、加速エレメント115が、加速エレメントと減速エレメントとの100ワット対のうちの一方である好ましい実施形態では、幅Wは100ミリメートルとすることができる。さらに、好ましい実施形態では、マイクロチャネル210の壁は略鏡面とすることができ、図3は図2の一部分をより詳細に示している。詳細には、矢印325は、構成粒子310が壁305と衝突する前の構成粒子310の速度成分を表す。壁305はマイクロチャネル210の例示的な壁の拡大図であり、構成粒子310は、好ましい実施形態によるマイクロチャネル210を通って流れる例示的な流体中の構成粒子に対応する。法線306は、壁305によって規定された平面に直交する軸を表す。矢印335は、構成粒子310が壁305と衝突した後の構成粒子310の速度成分を表す。本明細書で使用する場合、構成粒子310と壁305との間の鏡面衝突とは、構成粒子310と壁305との間の衝突の近傍の壁305の局所部分301によって定められた平面302に対して平行な構成粒子310の速度成分が、衝突の前後で実質的に同じである衝突である。その上、鏡面衝突中、壁305の平面に直交する速度成分に関連する構成粒子310の速さは、衝突の前後で実質的に同じであることができる。当業者には、本明細書で使用する場合の鏡面衝突という用語は、弾性衝突にのみあてはまるように解釈すべきではないことを了解されたい。むしろ、当業者には、マイクロチャネルの壁305と複数の構成粒子310との間には平均したエネルギーの伝達が存在するので、構成粒子310と壁305との間の任意の1つの特定の鏡面衝突により、構成粒子310が衝突前にもっていた運動エネルギーに対して、構成粒子310の運動エネルギーを増加または減少できることを理解されたい。たとえば、壁305から構成粒子310へエネルギーが伝達される場合、構成粒子310と壁305に対して平行な平面との間の鋭角は、衝突後に衝突前よりも大きくなることが予想される。同様に、構成粒子310から壁305へエネルギーが伝達される場合、構成粒子310と壁305に対して平行な平面との間の鋭角は、衝突後に衝突前によりも小さくなることが予想される。さらに、複数の構成粒子を含む流体の温度が壁の温度とは異なる場合、どちらがより高い温度であるかに応じて流体から壁へ、または壁から流体へ内部エネルギーを伝達することができる。複数の構成粒子310と壁305との間の衝突が、本明細書で使用するように、略鏡面である場合、マイクロチャネル210中を流れている流体から壁305への、または、壁305からマイクロチャネル210中を流れている流体へのエネルギーの伝達は、衝突中の壁305の平面に直交する構成粒子310の速度成分の変化に関連する、構成粒子310の速さの平均変化によって主に行うことができる。また、衝突中の構成粒子310の速度成分のそのような変化は、衝突プロセスの結果として、構成粒子310の全体的な速さを変えることができることを了解されたい。本開示に一致する一実施形態では、マイクロチャネル210の壁の表面は、シリコン、タングステン、金、白金およびダイヤモンドなど、鏡面衝突するように構成された任意の好適な材料を含むことができる。限定はしないが、スパッタリングおよび蒸着を含む様々なMEM製造技法のうちのいずれかを使用して、マイクロチャネル210上にそのような表面を堆積することができる。さらに、本開示によれば、粒の粗さRaが100nmおよび20nm程度の滑らかなダイヤモンドフィルムを、チャネル壁上に成長させることができる。1つの実施形態では、ダイヤモンドは、その融点すなわち、1気圧で約4000Kの結果として、またその硬度すなわち、硬度に関するモース硬度でa10の結果として好ましいことがある。本開示のさらなる実施形態によれば、マイクロチャネル210の壁の表面はまた、1700W/mKの高い熱伝導率を少なくとも部分的に理由にして、炭化タングステン、ガラス、および熱分解グラファイトを含むことができる。また、マイクロチャネル210は、熱分解グラファイト基板上にダイヤモンドナノ粒子フィルムを含むことができる。図4は、図1の例示的な減速エレメント125内のマイクロチャネル410の概略図である。チャネル152は、減速エレメント125中の開口として示され、マイクロチャネル410と流体連通する。図4に示されたマイクロチャネル410の尺度も同じく、説明を目的としている。マイクロチャネル410は、小さくなるように加工することができるすなわち、好ましい実施形態では、内部表面積は、長さ方向に1ミクロン当たり約3e-11m2~長さ方向に1ミクロン当たり6e-10m2程度に小さくすることができ、かかる内部表面積は、近似直径が9ミクロン~180ミクロンのチャネルにそれぞれ対応することができる。図4に示すように、例示的な実施形態では、マイクロチャネル410は、平坦な領域すなわち、加速エレメント125にほぼ制限され、直線チャネル420から入った流体が、マイクロチャネル410に入るようにらせん状になっており、流体がチャネル152に入るまで半径が減少している弧が記載されている。好ましい実施形態では、チャネル152に達するまでの直線チャネル420からのマイクロチャネル410の全長は、約10mmから1メートル超とすることができる。さらに、上記で説明したように、減速エレメント125が、加速エレメントと減速エレメントとの100ワット対のうちの一方である好ましい実施形態では、幅Wは100ミリメートルとすることができる。さらに、好ましい実施形態では、マイクロチャネル410の壁は、略鏡面とすることができる。本開示に一致する一実施形態では、マイクロチャネル410の壁の表面は、シリコン、タングステン、金、白金およびダイヤモンドなど、鏡面衝突するように構成された任意の好適な材料を含むことができる。限定はしないが、スパッタリングおよび蒸着を含む様々なMEM製造技法のうちのいずれかを使用して、マイクロチャネル410上にそのような表面を堆積させることができる。さらに、本開示によれば、粒の粗さRaが100nmおよび20nm程度の滑らかなダイヤモンドフィルムを、チャネル壁上に成長させることができる。1つの実施形態では、ダイヤモンドは、その融点すなわち、1気圧で約4000Kの結果として、またその硬度すなわち、硬度に関するモース硬度でa10の結果として好ましいことがある。本開示のさらなる実施形態によれば、マイクロチャネル410の壁の表面はまた、1700W/mKの高い熱伝導率を少なくとも部分的に理由にして、炭化タングステン、ガラス、および熱分解グラファイトを含むことができる。また、マイクロチャネル410は、熱分解グラファイト基板上にダイヤモンドナノ粒子フィルムを含むことができる。図5に、インターフェース130を介した直線チャネル220と直線チャネル420との間の接続510を示す。好適な実施形態では、流体が空気である場合、チャネル151を比較的高い圧力に保つことができ、チャネル152を比較的低い圧力に保つことができ、それにより、複数の加速エレメント115および減速エレメント125を通る流体の流れが可能になる。好ましい実施形態では、チャネル151は、約1気圧以上の圧力を示すことができ、チャネル152は、チャネル151の圧力の約0.528である圧力を示すことができる。マイクロチャネル210の拡大図を示す図6を参照すると、マイクロチャネル210の内側部分にすなわち、流入開口601の近傍にある流体は、上記で説明したように、圧力差を使用することによって、半径が増大するらせんの中を流れるように誘発される。流入開口601における流体の温度がT1である場合、図3の構成粒子310などの構成粒子は速さの分布によって表すことができ、その平均速さは温度に比例する。流入開口601のスロートが小さいたとえば、流体が空気である場合、0.01μm2から500μm2までのいずれか場合、流入開口601を通って移動してマイクロチャネル210に入る流体の構成粒子は、方向650に直交する成分よりも大きい、方向650に対して平行な成分を有する速度を示すことができる。したがって、マイクロチャネル210を通過する流体は、方向650に対して支配的に平行な流れの速度を獲得する。方向650の流体の流れに関連する運動エネルギーは、流入開口601に入る前にはT1であった流体の内部熱エネルギーから引き出される。エネルギー保存により、T1の流体の元々の熱エネルギーの一部分が、マイクロチャネル210を通過する流体の流れの運動エネルギーに変換されたので、本明細書ではT2と示すマイクロチャネル210中の流れの速度と関連付けられるフレーム中の流体の温度をT1よりも低くすることができる。また、T2がマイクロチャネル210の壁610の温度本明細書では、Twと示すよりも低い場合、マイクロチャネル210中の流体は、加速エレメント115を含む材料を冷却することができる。本開示の実施形態によれば、マイクロチャネル210は、この温度変化がマイクロチャネル210を通過する流体に対して有する効果を、少なくとも3つの方法で向上させるように構成される。詳細には、壁610と構成粒子との間の衝突が略鏡面となるように壁610と流体中の構成粒子とが構成される場合、壁610と流体との間でエネルギーを伝達する手段であるそのような衝突の、マイクロチャネル210を通る流体の流れ全体に対する効果は最も小さくなる。換言すると、構成粒子と壁610との間で衝突は、構成粒子の速度が同様に壁610から離れた任意の方向になりやすいような場合すなわち、非鏡面衝突である場合、複数のそのような衝突は、流体の流れを減速する効果を有し、マイクロチャネル210中の流体の内部温度を上げる効果も同様に有する傾向がある。本開示の実施形態によれば、マイクロチャネル210は、非鏡面衝突の効果を選択的に回避することによって、冷却の効果を向上させるように構成される。さらに、マイクロチャネル210の外壁は全体的に大きくなるらせんとして構成されているので、マイクロチャネル210の壁の連続する部分部分610、615および620などからの構成粒子の鏡面散乱は、マイクロチャネル210を通る流れの方向に直交した速度成分の一部分すなわち、径方向の速度成分を、マイクロチャネル210を通る流れの方向に対して平行な成分に変換することができる。マイクロチャネル210の経路に沿ってらせんがより大きくなるので、直線チャネル220に向かって流体が移動するにつれて、構成粒子と壁との衝突はマイクロチャネル210の経路に沿って徐々に少なくなる。その上、マイクロチャネル210は、小さくなるように加工されるすなわち、好ましい実施形態では、内部表面積は、長さ方向に1ミクロン当たり約3e-11m2~長さ方向に1ミクロン当たり6e-10m2程度に小さくすることができるので、次いで、マイクロチャネル210の壁によって提示された表面積とマイクロチャネル210内の任意の領域中の流体の所与の体積との比は、比較的大きくなるすなわち、上述の表面によって囲まれた流体の体積は、長さ方向に1ミクロン当たり8e-17m3~長さ方向に1ミクロン当たり3e-15m3となる。マイクロチャネル210の壁によって流体の体積に提示される表面積は、壁と流体115との間のエネルギー交換の主要な手段であるので、これは、流体とマイクロチャネル210との間のエネルギー交換相互作用全体を最大にする傾向があり得る。たとえば、図6に示すように、構成粒子は、方向650に対して支配的に平行な成分とともに流入開口601に入り、マイクロチャネル210の壁の局所領域610と鏡面衝突し、方向651の速度成分を獲得するすることができる。次に、構成粒子は、マイクロチャネル210の壁の局所領域615と鏡面衝突し、方向652の速度成分を獲得することができる。構成粒子は、マイクロチャネル210の壁の局所領域620と鏡面衝突し、マイクロチャネル210の全般的な方向に沿ったさらなる速度成分を獲得することができる。角度βは、法線625と法線630との間の角度オフセットに対応する。角度αは、法線630と法線635との間の角度オフセットに対応する。好ましい実施形態では、第1の壁部分と第2の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくともN倍ただし、Nは整数とすることができるである場合、第1の法線と第2の法線との間の角度オフセットはN/10度未満とすることができる。同様に、第2の壁部分と第3の壁部分との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネルの最大幅の少なくともN倍である場合、第2の法線と第3の法線との間の角度オフセットはN/10度未満とすることができる。たとえば、好ましくは、第1の壁部分と第2の壁部分との間の間隔および、第2の壁部分と第3の壁部分との間の間隔が、その間隔の上でマイクロチャネルの最大幅の少なくとも25倍である場合、第1の法線と第2の法線とおよび、第2の法線と第3の法線との間の角度オフセットは2.5度未満である。同じく、好ましくは、局所領域610と局所領域615との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネル210の最大幅の少なくとも50倍である場合、法線625と法線630との間の角度オフセットは5度未満とすることができる。同様に、好ましくは、局所領域615と局所領域620との間の間隔が、その間隔の上のマイクロチャネル210の最大幅の少なくとも50倍である場合、法線630と法線635との間の角度オフセットは5度未満とすることができる。このようにすると、マイクロチャネル210の壁との鏡面衝突を示すように流体が構成されている場合、流体を通過させることよって加速エレメント115を冷却することができる。その上、加速エレメント115を通過する流体を加速することができ、すなわち、流体が直線チャネル220に達したとき、流体の構成粒子の速度成分は、接続510につながる直線チャネル220に支配的に沿っている。いくらか要約すると、本開示によれば、流体中の構成粒子すなわち、分子線中の分子の並進運動エネルギーTKEは、表面との衝突によって低減することができる。流体から表面に伝達されるTKEの割合は、流体の速度、表面の滑らかさ、流体中の構成粒子の内部運動エネルギー、および表面の運動エネルギー密度に依存することができる。特定の2乗平均RMS速度および一定の平均入射角をもつ分子線としての流体は、より高いエネルギー密度で配置されているとき、同じ表面ではなく、より低い運動エネルギー密度をもつ滑らかな表面により多くのエネルギーを伝達することができる。表面のエネルギー密度が、衝突している分子線のエネルギー密度に対して十分に高い場合、分子線から表面にエネルギーは伝達されない。表面への正味のエネルギー伝達を生じる表面衝突は、流体中の構成粒子の内部運動エネルギーレベルを低減することができる。分子の内部エネルギーレベルは、振動エネルギーレベルなどを通じて十分に低減されると、低減された内部エネルギーレベルに相応する周波数の1つまたは複数の光子を放出することができる。減速エレメント125に同じ動作原理をあてはめることができ、マイクロチャネル410は、徐々に小さくなる半径を直線チャネル420からチャネル152まで通過する流体に提示するらせんとして構成される。このようにすると、接続510から直線チャネル420に達する高速度の流体は、チャネル152に向かって流体が移動するにつれて、壁とマイクロチャネル210の経路に沿ってますます多く衝突する。加速エレメント115およびマイクロチャネル210と同様に、減速エレメント125のマイクロチャネル410の壁は、マイクロチャネル410を通過する流体中の構成粒子が鏡面衝突するように構成される。さらに、流体の構成粒子が分子である場合かつ、たとえば、流体が気体である場合、構成粒子のある特定の振動状態は、マイクロチャネル410とチャネル152との間の内側開口の近くで達成される温度の上昇の結果としてポピュレートすることができる。本開示によれば、冷却電子機器、冷凍、空気調節および他の適用例のために使用することができる加速エレメント115および減速エレメント125などのMEMSデバイス中の分子線は、高いRMS速度を示すことができる。RMS速度が毎秒2,000メートルである室内空気で構成される分子線は、4,000K以上の静止空気の並進運動エネルギーと、ほとんどの材料の融点を優に超える温度とを有する。冷凍システムの高温側熱交換器は、好ましくは、融点がわずか933K以下のアルミニウムおよび熱伝導性プラスチックのような従来の材料で構成された熱交換器に損傷を与えることなく、正確な量の並進運動エネルギーと内部運動エネルギーの両方を加速された分子線から抽出する能力を有する。表面のエネルギー密度に対して高いエネルギー密度をもつ高速分子線の並進運動エネルギーレベルの漸進的低減により、延長された表面長さにわたる表面へのエネルギー伝達が可能になる。これは、より集中した抽出によりチャネルが損傷するか、または実用的な限界を超えてデバイスの温度が上昇するときに、分子線からエネルギーを抽出する望ましい方法である。この漸進的エネルギー抽出手法を用いると、融点が933Kであるアルミニウム製の冷凍システムの高温側熱交換器を使用して、熱交換デバイスのチャネルに損傷を与えることなく、かつ、熱交換器デバイスの外側表面の任意の部分を過熱することなく、RMS速度が2,000m/s以上の高エネルギー分子線から抽出されたエネルギーを外部環境に伝達することができる。漸進的運動エネルギー抽出方法を用いると、実際には、セラミックスおよび熱伝導ポリマーを含む任意の共形のチャネル材料を、高温側熱交換器適用例のチャネルおよび熱パッケージとして使用することができる。本明細書に記載するように、分子線が、半径が徐々に減少する弧と連続して表面衝突するとき、並進運動エネルギーと内部運動エネルギーとが徐々に抽出される。様々なMEMSデバイスチャネル設計により、分子線は、半径が徐々に減少する弧とそのように連続して衝突することができるようになる。たとえば、初めの半径は大きく、半径全長にわたってより小さい半径まで徐々に減少するらせんとして構成されたチャネルと、減衰チャネルのすべての直径で表面に極めて近接させたままにするために、らせん運動の遠心力を使用して減衰チャネルを通って進むらせん状の分子線とは、そのような設計の2つの例である。任意の漸進的エネルギー抽出設計は、急に減速または停止されることにより、より高い周波数放出を生成することができる場合、分子線のエネルギー含有量が平均であるときであっても、分子線の運動エネルギーを光の赤外線波長と光学波長とに容易に変換できるようにするのに役立つ。より高い周波数放出を必要とする適用例の場合、もちろん、より迅速なエネルギー抽出方法を可能にする設計を適用することができ、そのような設計は本開示の範囲内である。分子線の並進エネルギーから衝突表面温度へのエネルギーの近似伝達について記述する式は、運動理論を通じて導き出すことができる。式3kT/2=mv2/2中、kはボルツマン定数であり、Tはケルビン温度であり、mは質量であり、vは速度である。エネルギーは速度の2乗で増加するので、より速い分子線を毎秒1メートルずつ減速することによって表面に伝達され得る運動エネルギーの量は、速度が同様に低減されたより遅い分子線によって同じ表面に伝達され得る量よりも多くすることができる。衝突表面および外側表面に延びる熱経路の局所的温度は、既知の速度範囲の分子線との相補的な衝突角度を用いて制御することができる。高エネルギー分子線からの運動エネルギーを徐々に吸収する、本開示に一致する熱交換器は、分子線からの運動エネルギーが、熱交換器の内側チャネル表面によって吸収されるにつれて加熱され得る。内側チャネル表面と熱交換器の外側表面との間に十分な伝導性をもつ熱経路があると仮定すると、熱交換器および分子線チャネル表面は、熱交換器から周囲環境への熱伝達の従来の手段を用いて、周囲環境とともに任意の所望のデルタT温度の変化に維持することができる。チャネル表面に沿って分子線から均等にエネルギーを抽出する熱交換器は、ほぼ等温状態を極めて近く近似することができる。平衡化された分子線から抽出されたエネルギーを使用して、チャネルキャビティ中のエネルギーモードを正確に量子化することができる。予測可能なエネルギーをもつ光の放射は、プランク定数×周波数に等しいプランクの放射公式によって求められる。プランクの放射公式を使用して、MEMSデバイスチャネルから放出された光の任意の所望の周波数の平均エネルギーを計算することができる。また、コリメートされ、平衡化された分子線が、高度に分解された量のエネルギーをチャネルの表面に伝達するとき、連続するコヒーレント自然放出が生じ得る。任意のレーザーアプリケーション、およびチャネルから光子放出の光束通路中でフォトダイオードアレイによって生じるような電流への光エネルギーの変換を含む実際の目的のために、光の放出された周波数に対するチャネル透過性は、光がチャネルをエスケープすることを可能にする。電流の電圧は、チャネル材料のバンドギャップエネルギーに関係し得る。コヒーレント放出は、狭帯域幅のフォトダイオードは、抽出されたエネルギーを分子線から所望の電圧の電流に効率的に変換することを可能にすることができる。いくつかのチャネルからのコヒーレント放出および同相放出は、ウルトラフラットウェハ表面を使用して、MEMSデバイス上の一連の平行なチャネル表面から容易に行うことができる。コヒーレント放出のエネルギー密度は、平行なチャネル間にサブミクロンギャップで達成することができる。優れた光学的均一性をもつ光学透過性チャネルとUV透過性チャネルを備えるMEMSデバイスは、様々な材料を使用して製造することができる。シリコンは、いくつかの赤外周波数に好適な透過性を有する光学的均一性を提供することができ、ゲルマニウムおよびAmtirも同様に可能である。サファイア、イットリアおよびイットリウムアルミナガーネットは、同様に、赤外線の優れた光透過を提供する。光学ガラスは、UV波長および光波長のために使用することができる。好ましい実施形態では、アーキテクチャまたはマイクロチャネル210およびマイクロチャネル410は、ポンプパワー要件を低減することができる。そのようなアーキテクチャに少なくとも部分的に起因して、パフォーマンス係数COPに関連する値は10以上とすることができる。本開示に一致するさらなる実施形態では、COPの値は様々な圧力で動作することによって10以上となり得る。たとえば、例示的な実施形態では、構成粒子または分子単位で必要とされるパワーは、圧力ではなく、圧力比の関数である。より高い圧力で動作するが、同じ圧力比を示すように構成される例示的なシステム100の場合、構成粒子当たりのポンピングコストは同じままであるが、構成粒子すなわち、より高い密度の分子線がより高い熱伝達率を提供することができる場合のより高密度の流れは、10以上のCOPを生成することができる。上述した例示的なデバイスのような本開示に一致する材料および構成要素は、特定された問題のすべてに対する解決策を提案する。本開示に一致する他の実施形態は、明細書を考察し、本明細書に開示された実施形態を実施することにより、当業者には明らかになるであろう。明細書および各例は単に例として見なされるべきであり、本発明の本来の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲によって示される。"