Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Argonne Forskare Upptäck Mikroskopiska mekanismen bakom Superinsulation

Published on January 11, 2010 at 6:25 PM

Forskare vid US Department of Energy har Argonne National Laboratory har upptäckt den mikroskopiska mekanismen bakom fenomenet superinsulation, förmågan att vissa material för att helt blockera flödet av elektrisk ström vid låga temperaturer. Kärnan i mekanismen är vad författarna kallade "flerstegs energi avkoppling."

Traditionellt är energiupptagning medföljande ström ses som ofördelaktigt, eftersom den förändrar el till värme och därmed ger effektförluster. I kedjor av tunneln korsningar som är de grundläggande byggnad enheter av modern elektronik, tillåter detta slöseri att generera ström.

Argonne vetenskapsman Valerii Vinokour, tillsammans med ryska forskare Tatyana Baturina och Nikolai Chtchelkatchev, funnit att vid mycket låga temperaturer energiöverföring från tunnel elektroner till termiskt klimat kan förekomma i flera steg.

"För det första, den passerar elektronerna förlorar sin energi inte direkt till den värme badet, de överföra sin energi till elektron-hål plasma, vilket de själva," Vinokour sade "Då denna plasma" molnet "omvandlar den förvärvade energi i värme.. Således är tunnling aktuell styrs av egenskaperna hos denna elektron-hål moln. "

Så länge elektroner och hål i plasma moln kan röra sig fritt, kan de fungera som en reservoar för energi - men under vissa temperaturer, elektroner och hål bli bunden i par. Detta tillåter inte för överföring av energi från tunneldrivning elektroner och hindrar tunnel ström, skicka ledningsförmåga hela systemet till noll.

"Elektron-hål plasma försvinner från spelet och elektronerna kan inte generera energi utbyte som behövs för tunneldrivning" Vinokour sagt.

Eftersom den aktuella överföringen i tunna filmer och granulat system som uppvisar superinsulating beteende bygger på elektron tunnling, förklarar flerstegs avslappning ursprung superinsulators.

Superinsulation är motsatsen till supraledning, utan av ett material som inte har någon resistivitet, har en superinsulator ett nästan oändligt motstånd. Integrationen av de två materialen kan tillåta för att skapa en ny klass av kvant elektroniska enheter. Denna upptäckt kan en dag låta forskare för att skapa super-känsliga sensorer och annan elektronisk utrustning.

Last Update: 3. October 2011 02:04

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