Главная Технологии Техника Оружие Адреналин Мастер- класс Российская наука Карта: 1 2 3 4 5 6 7 Технологии - Нанодиод и нанобатарея

Энергетическая революция в миниатюре
Новый тип нанопроволоки, микроскопический коаксиальный кабель, состоящий из двух полупроводниковых материалов, позволит значительно увеличить КПД солнечных батарей, а также поможет в создании первого нанокомьютера – считают разработчики. Больше света

Принцип работы традиционной солнечной батареи достаточно прост: свет, падая на поверхность, покрытую полупроводником, выбивает электроны с их атомных орбит. Когда электрон покидает орбиту атома и отравляется в «свободное путешествие», на его месте образуется дырка – то есть, обладающее условным положительным зарядом вакантное место, притягивающее новые электроны. Однако тут кроется одна существенная проблема. Поскольку свободные электроны и дырки появляются в одной и той же области, они постоянно рекомбинируют. Выбитый со своей орбиты электрон быстро находят себе вакантное место где-нибудь по соседству, а его первоначальное место в скором времени занимает другой близкий свободный электрон. Худеющие нанотрубки

Между тем для того, чтобы полупроводник производил электричество, свободные электроны необходимо как-то накапливать. Это достигается за счет создания двух соседствующих зон из полупроводников с разным типом проводимости – дырочной и электронной. В месте их контакта образуется зона p-n перехода, которая может пропускать электроны только в одну сторону, а дырки – только в противоположную. Электроны постепенно накапливаются с одной стороны, а дырки – с другой. Если соединить между собой выводы получившегося диода, электроны устремятся в сторону дырок, и в цепи появится электрический ток. К сожалению, по причинам чисто технологического толка, потери, связанные с рекомбинацией электронов и дырок, в подобных системах очень значительны. А чтобы их минимизировать, нужно научиться создавать как можно более тонкие слои соседствующих полупроводников, а также решить проблему отвода собранных электронов. Группе ученых во главе с Йонгом Зангом (Yong Zhang) удалось значительно продвинуться в этом направлении, объединив два полупроводника в рамках единой наноструктуры, повторяющей структуру коаксиального кабеля. Ситхи отомстили

Обычный коаксиальный кабель состоит из центральной медной жилы, окруженной изолятором, и внешнего медного проводника, выполненного в виде проволочной оплетки. Как правило, снаружи кабель также покрывается защитным изоляционным слоем. Таким образом, оба проводника образуют два коаксиальных (соосных) цилиндра. Коаксиальные кабели обладают рядом преимуществ: в случае передачи слабого информационного сигнала, центральная жила оказывается очень хорошо защищена от помех. Если же речь идет о силовом сигнале, соосная конфигурация проводников позволяет значительно снизить потери, связанные с излучением – за счет того, что электромагнитное поле оказывается целиком сосредоточено между проводниками. Оплетку кабеля можно рассматривать в роли обратного канала для тех электронов, которые уже успели пройти по сердечнику кабеля. С тем же успехом ее можно представить как канал, по которому движутся дырки – в том же направлении, что и электроны сердечника. Изолятор между сердечником и оплеткой разделяет эти два потока зарядов, не давая им слиться раньше времени. Тяжесть данных

Исследователям удалось воспроизвести структуру коаксиального кабеля на наноуровне – ученые использовали в нем два полупроводниковых материала: нитрид (GaN) и фосфид галлия (GaP). Кабель существует в двух вариантах – с сердечником из GaN и оболочкой из GaP, и наоборот. В обеих вариантах устройство имеет сечение около 4 нм, что сравнимо с длиной волны видимого света – толщина функциональных частей кабеля не превышает нескольких атомарных слоев. Робот-Самоделкин

Фотоны, попадающие в оплетку созданного «нанокабеля», выбивают электроны с атомарных обрит, после чего происходит эффективная сепарация дырок и электронов между разными полупроводниками. Структура одновременно выступает и в роли солнечного элемента, и в роли обыкновенного провода, что позволяет решить проблему отвода выработанной электроэнергии (поскольку нитрид и фосфид галлия обладают разным типом проводимости, ученым не потребовалось разделять сердечник и оплетку с помощью изолятора). Наконец, благодаря ряду сложных квантовых эффектов, полупроводник оплетки, взаимодействуя с полупроводником сердечника, оказывается восприимчив к более широкому спектру видимого света. В сумме это позволяет ученым надеяться на создание новых, относительно дешевых солнечных батарей с очень высоким КПД. Кроме того, коаксиальные нанокабели могут быть найти свое применение в сфере электроники – как важная деталь будущих нанокомьпютеров. Спирт из нанотрубок

По информации Physorg.Com Полунано

Сверхпроводниковый сверхдвигатель



Сверхпроводниковый сверхдвигатель | Эффект Лукаса | Зеленые великаны | Наноподшипники | Ремонтируйся сам | Космос: новости | Наноигла | 18 мегапроектов | Пираты на краю света | Русский след | Крутые тачки | К Марсу на Аресе | Глаза из Глазго | От огня и отмычки | Запах вырастят в биореакторах | Сила мысли | Надувные номера | Тяжелая рука гравитации | ГЛОНАСС для нас | Память со связью | Батарейки для полета |