15:02 2022-12-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Dispozitivele cu un singur electron ar putea gestiona fluxul de căldură în componentele electronice
_ Dispozitivele cu un singur electron ar putea gestiona fluxul de căldură în componentele electronice
Fizicienii RIKEN au fabricat un „motor termic” la scară nanometrică care utilizează o proprietate a electronilor cunoscută sub numele de spin ca mediu de lucru eficient. Este promițător pentru explorarea dezvoltării motoarelor termice spintronice capabile să colecteze căldura reziduală de la dispozitive.
Motoarele termice transformă o diferență de căldură în forme mai utile de energie pe măsură ce căldura curge din regiunile mai calde spre cele mai reci ale dispozitivelor electronice. Reducerea lor la scară nanometrică ar permite ca căldura reziduală generată să fie convertită înapoi în energie electrică și, astfel, să îmbunătățească eficiența.
O modalitate de a crea motoare termice la scară nanometrică este utilizarea unor cristale minuscule de semiconductori cunoscute sub numele de puncte cuantice. Undeva în intervalul de la 10 la 100 de nanometri în diametru, un punct cuantic poate prinde unul sau câțiva electroni.
Toate motoarele termice sunt conduse de o diferență de temperatură – un capăt al motorului termic trebuie să fie mai fierbinte decât celălalt pentru ca motorul termic să funcționeze. În sistemele cuantice, există două temperaturi diferite: temperatura atomilor (sau temperatura rețelei) și cea a electronilor.
Motoarele termice anterioare bazate pe puncte cuantice au folosit rezervoare de electroni la temperaturi diferite. Cu toate acestea, pentru a obține o mai bună înțelegere a termodinamicii de bază, este de dorit să se creeze un motor termic care funcționează la temperatura rețelei. Dar generarea unui gradient de temperatură a rețelei pe câteva sute de nanometri este o provocare tehnic.
Acum, Seigo Tarucha de la Centrul RIKEN pentru Știința Materialelor Emergente și colegii săi au reușit să facă acest lucru în motorul lor termic cu puncte cuantice.
În dispozitivul lor, electronii sunt limitați folosind câmpuri electrice generate la electrozii metalici de suprafață pe o suprafață de arseniură de galiu. Dispozitivul avea două puncte cuantice interconectate și un senzor de încărcare încorporat pentru a monitoriza pasiv ceea ce se întâmplă în punctul cuantic dublu (vezi imaginea de mai sus). Un al treilea punct cuantic a fost folosit pentru a controla mediul termic al punctului cuantic dublu; în mod eficient, a acționat ca un încălzitor local.
Cercetătorii anticipează că dispozitivul va contribui foarte mult la înțelegerea noastră a fizicii fundamentale a dispozitivelor termoelectrice. „Rezultatele oferă informații valoroase despre dezvoltarea motoarelor termice spintronice”, spune Tarucha. „În special, această configurație va oferi o platformă experimentală pentru studierea termodinamicii sistemelor cooperative spin-sarcină.”
Următoarea provocare va fi introducerea controlului la cerere al fluxului de căldură în cooperativa spin-sarcină. sistem. „Acum dezvoltăm o tehnică pentru a comuta rapid fluxul de căldură”, explică Tarucha. „Acest lucru va oferi o nouă platformă pentru a studia fizica și a aplica pentru dezvoltarea motoarelor termice spintronice.”
Lucrul este publicat în revista Physical Review Letters.
Comentarii:
Adauga Comentariu