Elektřina | Fyzika

Kvantové tunelování umožňuje získávat elektrickou energii ze zemského tepla

Kvantové tunelování umožňuje získávat elektrickou energii ze zemského tepla

Jak sluneční světlo dopadá na Zemi, je absorbováno jejím povrchem, oceány a atmosférou. V důsledku tohoto ohřívání je všude kolem nás neustále emitováno infračervené záření. Vědci nyní objevili způsob, který umožňuje tuto energii (i odpadní teplo z průmyslových procesů) využívat.

Tento koncept využívá kvantové tunelování a jeho klíčovým prvkem je speciálně navržená anténa, která dokáže detekovat výše zmíněné odpadní či infračervené teplo jako vysokofrekvenční elektromagnetické vlny a odesílat je do usměrňovače – obvykle polovodičové diody – který převádí střídavé signály na stejnosměrný proud.

Protože infračervené vlnové délky jsou krátké, něco takového vyžaduje mikro- či nanoantény, které nelze snadno vyrobit ani testovat. Další problém představuje skutečnost, že tyto vlny velmi rychle oscilují. „Na světě neexistuje žádná komerční dioda, která by mohla pracovat na tak vysoké frekvenci. Proto jsme se obrátili ke kvantovému tunelování,“ uvedl vedoucí výzkumník Atif Shamim z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

Klepněte pro větší obrázek

Zvláštnosti kvantové fyziky umožňují elektronům pohybovat se skrz malou bariéru prostřednictvím tunelovacího zařízení jako je MIM (metal-insulator-metal) dioda, což převádí infračervené vlny na proud. Protože bariéra je pouhý nanometr tenká, MIM diody mohou zpracovávat vysokofrekvenční signály v řádech femtosekund.

Odborníci dokázali vytvořit nanoanténu sestávající z tenkého izolačního filmu umístěného mezi dvěma mírně se překrývajícími rameny ze zlata a titanu, čímž získali zařízení schopné generovat intenzivní elektrické pole potřebná pro tunelování. Nová MIM dioda umí zachycovat infračervené záření s nulovým aplikovaným napětím, takže se zapíná pouze v případě potřeby.

Anténa zatím není příliš energeticky efektivní, ale její tvůrci doufají, že se to postupem času změní. „Je to jen začátek – důkaz koncepce,“ komentoval to Shafim. „Jednoho dne bychom mohli mít k dispozici miliony takových zařízení, která podpoří celkovou výrobu elektřiny.“

Zdroj: KAUST

Diskuze (25) Další článek: Český internet slaví 26 let. Jak se to vlastně celé přihodilo?

Témata článku: Technologie, Výzkum, Země, Elektřina, Energie, Fyzika, Anténa, Stejnosměrný proud, Záření, Vlna, Kvantová fyzika, Nový material, Vedoucí výzkum, Odpadní teplo, Postup času, Celková výroba, Průmyslový proces, Zlato, Klíčový prvek, Mim, Zařízení schopný, Sluneční světlo, Kvantové tunelování, Vysoká frekvence, Infračervené záření


Určitě si přečtěte

Nový iPhone a další novinky Applu: sledujte, na co se zase budou stát fronty

Nový iPhone a další novinky Applu: sledujte, na co se zase budou stát fronty

** Apple dnes představuje nové produkty v čele s novými iPhony ** Nemusí zůstat jen u telefonů, čekají se i další novinky ** Úvodní přednáška začíná v 19:00 našeho času

David Polesný | 57

Apple ukázal novinky: iPad Pro má překonat notebooky a vrací se Mac mini!

Apple ukázal novinky: iPad Pro má překonat notebooky a vrací se Mac mini!

** Apple v New Yorku představoval počítačové novinky ** iPad Pro prý zatočí s notebooky ** Dočkali jsme se také návratu Mac mini

Jakub Čížek | 81

Notebook do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

Notebook do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

** Do deseti tisíc korun lze dnes koupit slušné notebooky ** V nabídce ale převládají zastaralé a pomalé modely ** Poradíme, jak dobře vybrat i s omezeným rozpočtem

David Polesný | 71

Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější

Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější

** Jednotlivé bloky kvantového internetu už se pomalu vyvíjí a testují ** Kvantová síť už bude mít své uplatnění dříve, než bude všude dostupný kvantový internet ** Nejdříve půjde o doplněk ke klasickému internetu

Karel Javůrek | 15

Tesla v režimu autopilota nabourala do stojícího auta, majitel podává žalobu

Tesla v režimu autopilota nabourala do stojícího auta, majitel podává žalobu

** Tesla Model S nabourala na dálnici do stojícího auta ** V tu chvíli jela v režimu autopilota, zatímco řidič odpočíval ** Hudson nyní žaluje Teslu, že slibuje něco, co neplní

Karel Kilián | 97

Vyzkoušeli jsme eObčanku a přihlásili se s ní na weby úřadů. Vážně to funguje!

Vyzkoušeli jsme eObčanku a přihlásili se s ní na weby úřadů. Vážně to funguje!

** Máme eObčanku, máme čtečku, vyzkoušeli jsme přihlášení na weby úřadů. ** Objevily se drobné problémy, podařilo se nám je vyřešit. ** Používání eObčanky pro online identifikaci je velmi pohodlné.

Marek Lutonský | 37

Vybíráme nejlepší monitory: Od úplně levných po velké prohnuté obludy

Vybíráme nejlepší monitory: Od úplně levných po velké prohnuté obludy

** Vybrali jsme nejlepší monitory na práci, hraní i filmy ** Nejlevnější monitor s kvalitním panelem stojí tři tisíce ** 4K už dává smysl i s cenou kolem deseti tisíc korun

David Polesný | 54