Paso de los Electrones Con Nanoparticles “Invisible”

Published on October 15, 2012 at 7:09 AM

Una nueva aproximación que permite que los objetos lleguen a ser “invisibles” ahora se ha aplicado a un área totalmente diversa: permitiendo las partículas “ocultan” de pasar los electrones, que podrían llevar a dispositivos termoeléctricos más eficientes y a nuevas clases de electrónica.

El Diagrama muestra el “flux de la probabilidad” de los electrones, una representación de los caminos de electrones mientras que pasan a través de un nanoparticle “invisible”. Mientras Que los caminos están doblados mientras que incorporan la partícula, están doblados posteriormente detrás de modo que reaparezcan de la otra cara en la misma trayectoria que comenzaron con - apenas como si la partícula no estaba allí. Cortesía de Imagen Bolin Liao y otros.

El concepto - desarrollado por el estudiante de tercer ciclo Bolin Liao del MIT, el postdoc anterior Mona Zebarjadi (ahora profesor adjunto en la Universidad de Rutgers), el científico Keivan Esfarjani de la investigación, y el profesor Cuadrilla Chen de la ingeniería industrial - se describe en un papel en las Cartas Físicas de la Revista del gorrón.

Normalmente, los electrones viajan a través de un material de una manera que sea similar al movimiento de ondas electromagnéticas, incluyendo luz; su comportamiento se puede describir por ecuaciones de onda. Eso llevó a los investigadores del MIT a la idea de aprovechar los mecanismos que disimulaban desarrollados a los objetos del blindaje de la visión - pero de aplicarlos al movimiento de electrones, que es dominante a los dispositivos electrónicos y termoeléctricos.

El trabajo Previo sobre disimular objetos de la visión ha confiado en los supuestos metamaterials hechos de materiales artificiales con las propiedades inusuales. Las estructuras compuestas usadas para disimular haces luminosos de la causa para doblar alrededor de un objeto y después para encontrarse en la otra cara, reanudando su camino original - haciendo el objeto aparezca invisible.

“Esta idea Nos inspiramos,” dice a Chen, el Profesor de Carl Richard Soderberg de la Ingeniería Eléctrica en el MIT, que decidía a estudiar cómo puede ser que se aplique a los electrones en vez de luz. Pero en el nuevo material electrón-que disimula desarrollado por Chen y sus colegas, el proceso es ligeramente diferente.

Los investigadores del MIT modelaron nanoparticles con una base de un material y un shell de otro. Pero en este caso, bastante que doblando alrededor del objeto, los electrones pasan real a través de las partículas: Sus caminos son primera una manera doblada, después trasero otra vez, así que vuelven a la misma trayectoria que comenzaron con.

En simulaciones por ordenador, el concepto aparece trabajar, Liao dice. Ahora, las personas intentarán construir los dispositivos reales para ver si se realizan como se esperaba. “Esto era un primer paso de progresión, una oferta teórica,” Liao dice. “Queremos continuar la investigación adicional sobre cómo hacer algunos dispositivos reales fuera de esta estrategia.”

Mientras Que el concepto inicial fue desarrollado usando las partículas embutidas en un substrato normal del semiconductor, los investigadores del MIT quisieran ver si los resultados se pueden replegar con otros materiales, tales como hojas bidimensionales del graphene, que pudieron ofrecer propiedades adicionales interesantes.

El ímpetu inicial de los investigadores del MIT' era optimizar los materiales usados en los dispositivos termoeléctricos, que producen una corriente eléctrica de un gradiente de temperatura. Tales dispositivos requieren una combinación de las características que son duras de obtener: alta conductividad eléctrica (la corriente generada puede fluir tan libremente), solamente conductividad térmica inferior (mantener un gradiente de temperatura). Pero los dos tipos de conductividad tienden a coexistir, así que pocos materiales ofrecen estas características contradictorias. La demostración de las simulaciones de las personas este material electrón-que disimulaba podía cumplir estos requisitos inusualmente bien.

Las simulaciones utilizaron partículas algunos nanómetros de tamaño, correspondiendo con la longitud de onda de electrones que fluían y mejorando el flujo de electrones en los niveles de energía determinados por los órdenes de magnitud comparados a las estrategias de doping tradicionales. Esto pudo llevar a filtros más eficientes o los sensores, los investigadores dicen. Mientras Que los componentes en los chips de ordenador consiguen más pequeños, Chen dice, “nosotros tenemos que subir con estrategias para controlar transporte del electrón,” y éste pudo ser una aproximación útil.

El concepto podría también llevar a una nueva clase de interruptores para los dispositivos electrónicos, Chen dice. El interruptor podía operatorio conectando entre transparente y opaco a los electrones, así girando un flujo de ellos por intervalos. “Estamos realmente apenas al principio,” él dice. “No estamos seguros hasta dónde esto va a ir todavía, pero hay un cierto potencial” para las aplicaciones importantes.

Xiang Zhang, profesor de la ingeniería industrial en la Universidad de California en Berkeley que no estuvo implicado en esta investigación, dice que “éste es el trabajo muy emocionante” que despliega el concepto de disimular al dominio de electrones. Los autores, él dice, “destapó una aproximación muy interesante que puede ser muy útil a las aplicaciones termoeléctricas.”

Fuente: http://web.mit.edu/

Last Update: 15. October 2012 07:49

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