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, Země, Výzkum, Elektřina, Energie, Fyzika, Zlato, Dioda, Mim, Anténa, Nový material, Celková výroba, Odpadní teplo, Tune, Tunelování, Vysoká frekvence, Kvantové tunelování, Stejnosměrný proud, Sluneční světlo, Záření, Klíčový prvek, Postup času, Kvantová fyzika, Teplo, Vlna


Určitě si přečtěte

Dnes nastal konec Windows 7. Ale nepropadejte panice, počítač vám nastartuje i zítra

Dnes nastal konec Windows 7. Ale nepropadejte panice, počítač vám nastartuje i zítra

** Dnes končí podpora Windows 7 a systém formálně umírá ** Co to ale znamená v praxi a bude mi PC fungovat i zítra? ** A mohu i v lednu 2020 zdarma přejít na Windows 10?

Jakub Čížek | 119

Wi-Fi 6 konečně začíná dostávat smysl. Poradíme, jak ji využít

Wi-Fi 6 konečně začíná dostávat smysl. Poradíme, jak ji využít

** Na trh míří první levné Wi-Fi 6 routery ** Nabídka zařízení, zejména notebooků, každý den roste ** Poradíme, jak nejlépe přejít s domácností na Wi-Fi 6

Tomáš Holčík | 31

Podívejte se, jak umírá váš laptop. Desítky na to mají mocný nástroj powercfg

Podívejte se, jak umírá váš laptop. Desítky na to mají mocný nástroj powercfg

** Hardware současných laptopů už tak rychle nestárne ** Tedy až na baterie – ty umírají děsivou rychlostí ** Ve Windows to můžete sledovat skoro v přímém přenosu

Jakub Čížek | 69

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

** K odposlechu mozků používáme EEG ** To má ale žalostné informační rozlišení ** Rusům pomohla počítačová neuronová síť

Jakub Čížek | 29

Google dosáhl revolučního milníku v kvantové nadvládě. IBM ale nesouhlasí

Google dosáhl revolučního milníku v kvantové nadvládě. IBM ale nesouhlasí

** Google představil nový kvantový čip s 53 qubity ** Oznámil, že díky němu lidstvo poprvé dosáhlo kvantové nadvlády ** IBM toto tvrzení zlehčuje

Karel Javůrek | 16