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

Argonne Forskere Oppdag Mikroskopiske mekanismen bak Superinsulation

Published on January 11, 2010 at 6:25 PM

Forskere ved US Department of Energy i Argonne National Laboratory har oppdaget den mikroskopiske mekanismen bak fenomenet superinsulation, evne til visse materialer å fullstendig blokkere flyt av elektrisk strøm ved lave temperaturer. Essensen av mekanismen er hva forfatterne kalles "multi-stage energi avslapning."

Tradisjonelt er energi ødsling følger strømmen oppfattes som uheldig, da det forvandler elektrisitet til varme og dermed resulterer i krafttap. I matriser av tunnel veikryss som er de grunnleggende bygge enheter av moderne elektronikk, tillater dette ødsling generering av strøm.

Argonne forsker Valerii Vinokour, sammen med russiske forskere Tatyana Baturina og Nikolai Chtchelkatchev, fant at ved svært lave temperaturer energi overføring fra tunnelering elektroner til det termiske miljøet kan skje i flere etapper.

"Først passerer elektronene mister energi ikke direkte til det varme badet, de overfører sin energi til elektron-hull plasma, som de genererer selv," Vinokour sa "Da er denne plasma 'skyen' forvandler kjøpt energi til varme.. Dermed er tunneling nåværende styres av egenskapene til denne elektron-hull sky. "

Så lenge elektroner og hull i plasma skyen er i stand til å bevege seg fritt, kan de fungere som et reservoar for energi - men under visse temperaturer, elektroner og hull blir bundet i par. Dette tillater ikke for overføring av energi fra tunnelering elektroner og hindrer tunneling strøm, sender ledningsevnen i hele systemet til null.

"Elektron-hulls plasma forsvinner fra spillet og elektroner kan ikke generere kraftbørsen nødvendig for tunneling," Vinokour sa.

Fordi strømovergang i tynne filmer og detaljerte systemer som viser superinsulating atferd er avhengig av elektron tunnel, forklarer flertrinns avslapning opprinnelsen til superinsulators.

Superinsulation er det motsatte av superledning, i stedet for et materiale som ikke har resistivitet, har en superinsulator en nesten uendelig motstand. Integrering av de to materialene kan tillate etablering av en ny klasse av quantum elektroniske enheter. Denne oppdagelsen kan en dag tillate forskere å lage super-sensitive sensorer og andre elektroniske enheter.

Last Update: 26. October 2011 22:01

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