Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Argonne Forskere Oplev Mikroskopisk mekanismen bag Superinsulation

Published on January 11, 2010 at 6:25 PM

Forskere ved det amerikanske Department of Energy Argonne National Laboratory har opdaget de mikroskopiske mekanisme bag fænomenet superinsulation, evne til visse materialer til helt at blokere for strømmen af elektrisk strøm ved lave temperaturer. Essensen af ​​den mekanisme, er, hvad forfatterne kaldte "etapevis energi afslapning."

Traditionelt er energi dissipation medfølgende strøm ses som uhensigtsmæssig, fordi den ændrer elektricitet til varme og dermed resulterer i krafttab. I arrays af tunnelen vejkryds, der er de grundlæggende enheder af moderne elektronik, tillader denne spredning generering af strøm.

Argonne videnskabsmand Valerii Vinokour, sammen med russiske videnskabsfolk Tatyana Baturina og Nikolai Chtchelkatchev, fandt, at ved meget lave temperaturer energioverførsel fra tunneling elektroner til termisk miljø kan forekomme i flere etaper.

"For det første, den passerer elektronerne mister deres energi ikke direkte til den varme bade, de overføre deres energi til elektron-hul plasma, som de skaber sig selv," Vinokour sagde "Så er dette plasma 'sky' forvandler erhvervede energi til varme.. Således er tunneling nuværende kontrolleres af egenskaber af dette elektron-hul sky. "

Så længe de elektroner og huller i plasma skyen er i stand til at bevæge sig frit, kan de tjene som et reservoir for energi - men under en vis temperatur, elektroner og huller bliver bundet i par. Dette betyder ikke mulighed for overførsel af energi fra tunneling elektroner og hæmmer tunneling aktuelle, sender ledningsevne for hele systemet til nul.

"Elektron-hul plasma forsvinder fra spillet og elektroner kan ikke generere den energi udveksling nødvendige for tunnelering," Vinokour sagt.

Fordi den aktuelle overførsel i tynde film og kornede systemer, der udviser superinsulating adfærd er afhængig af elektron tunneling, de flertrins afslapning forklarer oprindelsen af ​​superinsulators.

Superinsulation er det modsatte af superledning, i stedet for et materiale, der ikke har nogen resistivitet, en superinsulator har en næsten uendelig modstand. Integration af de to materialer kan tillade etablering af en ny klasse af kvante-elektroniske enheder. Denne opdagelse måske en dag give forskere til at skabe super-følsomme sensorer og andre elektroniske enheder.

Last Update: 14. October 2011 06:28

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit