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: Waymo a Uber zakopaly válečnou sekeru. Uber už nebude krást technologie Googlu

Témata článku: Technologie, Země, Výzkum, Energie, Elektřina, Fyzika, Průmyslový proces, Anténa, Záření, Dioda, Tunelování, Tepl, Odpadní teplo, Zlato, Vedoucí výzkum, Celková výroba, Nový material, Infračervené záření, Vysokofrekvenční signál, Tune, Kvantová fyzika, King Abdullah University of Science & Technology, Teplo, Sluneční světlo, Science and technolog


Určitě si přečtěte

Co přijde po Netflixu a Amazonu? Tohle jsou streamovací služby, na které v Česku čekáme

Co přijde po Netflixu a Amazonu? Tohle jsou streamovací služby, na které v Česku čekáme

** Rozhodujete se mezi Netflixem a HBO Go? Věřte, bude hůř ** Na trhu je mnohem víc ambicióznějších streamovacích služeb ** Některé by mohly do ČR zamířit ještě letos

Lukáš Václavík | 45

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 4

Google mapy, Seznam mapy, Apple mapy... Velké srovnání šesti internetových map. Kdo to dělá nejlépe?

Google mapy, Seznam mapy, Apple mapy... Velké srovnání šesti internetových map. Kdo to dělá nejlépe?

** Která klasická webová mapa se vám líbí nejvíce? ** Srovnali jsme šest velkých služeb v několika situacích ** Hlasujte v anketě

Jakub Čížek | 78