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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Argonne-Forscher entdecken Mechanismus, der hinter Mikroskopische Superisolation

Published on January 11, 2010 at 6:25 PM

Wissenschaftler des US Department of Energy Argonne National Laboratory haben die mikroskopischen Mechanismus hinter dem Phänomen der Superisolation, die Fähigkeit bestimmter Materialien vollständig zu blockieren den Fluss von elektrischem Strom bei tiefen Temperaturen entdeckt. Das Wesen des Mechanismus ist es, was die Autoren als "mehrstufige Energie Entspannung."

Traditionell wird Energiedissipation begleitet Stromfluss als nachteilig angesehen, da es Elektrizität verwandelt sich in Wärme und führt somit zu Leistungsverlusten. In Arrays von Tunnelübergänge, dass die grundlegenden Bausteine ​​der modernen Elektronik sind, ermöglicht diese Verlustleistung der Stromerzeugung.

Argonne Wissenschaftler Valerii Vinokour, zusammen mit russischen Wissenschaftlern Tatyana Baturina und Nikolai Chtchelkatchev, festgestellt, dass bei sehr niedrigen Temperaturen die Energieübertragung von Tunneln Elektronen auf der thermischen Umgebung kann in mehreren Stufen erfolgen.

"Erstens verlieren die Weitergabe Elektronen ihre Energie nicht direkt an das Wärmebad, sie ihre Energie an Elektron-Loch-Plasma, die sie selbst erzeugen", sagte Vinokour "Dann ist dieser Plasma-" Wolke "der erworbenen Energie verwandelt sich in der Hitze.. So ist Tunnelstrom durch die Eigenschaften dieses Elektron-Loch-Wolke gesteuert. "

Solange die Elektronen und Löcher in der Plasmawolke frei bewegen können, können sie als Reservoir für Energie dienen - aber unter bestimmten Temperaturen, Elektronen und Löcher werden zu Paaren gebunden. Dies gilt nicht für die Übertragung von Energie aus Tunneln Elektronen ermöglichen und behindert den Tunnelstrom, sendet die Leitfähigkeit des gesamten Systems auf Null.

"Elektron-Loch-Plasma verschwindet aus dem Spiel und Elektronen nicht erzeugen die Energie Austausch notwendig für den Tunnelbau", sagte Vinokour.

Da die Stromübertragung in dünnen Filmen und granulare Systeme, superinsulating Verhalten zeigen stützt sich auf das Tunneln von Elektronen, erklärt der mehrstufigen Entspannung der Ursprung der superinsulators.

Superisolation ist das Gegenteil der Supraleitung, sondern aus einem Material, kein Widerstand hat, hat eine superinsulator einen nahezu unendlichen Widerstand. Die Integration der beiden Materialien können für die Schaffung einer neuen Klasse von Quanten-elektronischen Geräten ermöglichen. Diese Entdeckung könnte eines Tages den Forschern erlauben, super-empfindlichen Sensoren und anderen elektronischen Geräten zu schaffen.

Last Update: 9. October 2011 11:03

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