Passage d'Électrons Par Nanoparticles « Invisible »

Published on October 15, 2012 at 7:09 AM

Un élan neuf qui permet à des objectifs de devenir « invisibles » a été maintenant appliqué à une zone entièrement différente : laissant les particules « se cachent » de réussir les électrons, qui pourraient mener à des dispositifs thermoélectriques plus efficaces et à des genres neufs d'électronique.

Le Tableau affiche le « flux de probabilité » des électrons, une représentation des chemins des électrons pendant qu'elles traversent un nanoparticle « invisible ». Tandis Que les chemins sont courbés pendant qu'ils écrivent la particule, ils sont ultérieurement courbés de retour de sorte qu'ils réapparaissent de l'autre côté sur la même trajectoire qu'ils ont commencée - juste comme si la particule n'était pas là. Accueil d'Image Bolin Liao et autres.

Le concept - développé par l'étudiant de troisième cycle Bolin Liao de MIT, le postdoc ancien Mona Zebarjadi (maintenant un professeur adjoint à l'Université de Rutgers), le scientifique Keivan Esfarjani de recherches, et le professeur Bande Chen d'industrie mécanique - est décrit dans un papier dans les Lettres Matérielles de Révision de tourillon.

Normalement, les électrons se déplacent par un matériau d'une manière dont est assimilé au mouvement des ondes électromagnétiques, y compris la lumière ; leur comportement peut être décrit par des équations d'ondes. Cela a abouti les chercheurs de MIT à l'idée d'armer les mécanismes de dissimulation développés aux objectifs d'écran à partir de la vue - mais de les appliquer au mouvement des électrons, qui est principal aux dispositifs électroniques et thermoélectriques.

Les Anciens travaux sur masquer des objectifs de vue se sont fondés sur de soi-disant metamaterials faits de matériaux artificiels avec les propriétés inhabituelles. Les structures composées utilisées pour masquer les faisceaux lumineux de cause pour courber autour d'un objectif et puis pour se réunir de l'autre côté, reprenant leur chemin initial - en effectuant l'objectif semblez invisible.

« Nous avons été inspirés par cette idée, » dit Chen, Professeur de Karl Richard Soderberg de l'Ingénieurie Des Centrales Électriques au MIT, qui a décidé d'étudier comment il pourrait s'appliquer aux électrons au lieu de la lumière. Mais dans le matériau de électron-dissimulation neuf développé par Chen et ses collègues, le procédé est légèrement différent.

Les chercheurs de MIT ont modélisé des nanoparticles avec un noyau d'un matériau et une shell des des autres. Mais dans ce cas, plutôt que courbant autour de l'objectif, les électrons traversent réellement les particules : Leurs chemins sont une première voie courbée, puis arrière de nouveau, ainsi ils reviennent à la même trajectoire qu'ils ont commencée par.

Dans des simulations sur ordinateur, le concept semble fonctionner, Liao dit. Maintenant, l'équipe essayera d'établir les dispositifs réels pour voir s'ils exécutent comme prévu. « C'était une première étape, une proposition théorique, » Liao dit. « Nous voulons continuer davantage de recherche sur la façon dont effectuer quelques véritables appareils hors de cette stratégie. »

Tandis Que le concept initial était développé utilisant des particules incrustées dans un substrat normal de semi-conducteur, les chercheurs de MIT voudraient voir si les résultats peuvent être reproduits avec d'autres matériaux, tels que les feuilles bidimensionnelles de graphene, qui pourraient offrir les propriétés supplémentaires intéressantes.

L'impulsion initiale des chercheurs de MIT' était d'optimiser les matières employées dans des dispositifs thermoélectriques, qui produisent un courant électrique à partir d'un gradient de température. De Tels dispositifs exigent une combinaison des caractéristiques il est difficile d'obtenir que : conductivité électrique élevée (ainsi le courant produit peut circuler librement), mais conduction thermique faible (pour mettre à jour un gradient de température). Mais les deux types de conductivité tendent à coexister, ainsi peu de matériaux offrent ces caractéristiques contradictoires. L'exposition des simulations de l'équipe ce matériau de électron-dissimulation a pu répondre à ces besoins exceptionnellement bons.

Les simulations ont utilisé des particules quelques nanomètres dans la taille, appariant la longueur d'onde des électrons circulants et améliorant le flux des électrons aux niveaux énergétiques particuliers par des ordres de grandeur comparés aux stratégies de dopage traditionnelles. Ceci pourrait mener à des filtres plus efficaces ou les senseurs, les chercheurs indiquent. Pendant Que les composants sur des puces pour ordinateurs deviennent plus petits, Chen dit, « nous doivent proposer des stratégies pour régler le transport d'électron, » et ceci pourrait être un élan utile.

Le concept pourrait également mener à un genre neuf de contacts pour des appareils électroniques, Chen dit. Le contact a pu fonctionner par l'alternance transparent et opaque aux électrons, de ce fait tournant un flux de eux en marche et en arrêt. « Nous sommes réellement juste au début, » il dit. « Nous ne sommes pas sûrs à quelle distance ceci va aller encore, mais il y a un certain potentiel » pour des applications significatives.

Xiang Zhang, un professeur de l'industrie mécanique à l'Université de Californie chez Berkeley qui n'a pas été concerné dans cette recherche, dit que « c'est un travail très passionnant » qui augmente le concept de la dissimulation au domaine des électrons. Les auteurs, il dit, « a découvert un élan très intéressant qui peut être très utile aux applications thermoélectriques. »

Source : http://web.mit.edu/

Last Update: 15. October 2012 07:47

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