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

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

De Pas van Elektronen Door „Onzichtbare“ Nanoparticles

Published on October 15, 2012 at 7:09 AM

Een nieuwe benadering die voorwerpen om „onzichtbaar toestaat te worden“ is nu toegepast op een volledig verschillend gebied: latend deeltjes van het overgaan van elektronen „verbergen“, die tot efficiëntere thermo-elektrische apparaten en nieuwe soorten elektronika konden leiden.

Het Diagram toont de „waarschijnlijkheidsstroom“ van elektronen, een vertegenwoordiging van de wegen van elektronen aangezien zij door een „onzichtbare“ nanoparticle overgaan. Terwijl de wegen worden gebogen aangezien zij het deeltje ingaan, worden zij later terug gebogen zodat zij van de overkant op de zelfde baan opnieuw verschijnen die zij zijn begonnen met - enkel alsof het deeltje niet daar was. De hoffelijkheid Bolin Liao et al van het Beeld.

Het concept - dat door MIT gediplomeerde student Bolin Liao, vroegere postdoc Mona Zebarjadi (nu een hulpprofessor bij Universiteit Rutgers) wordt ontwikkeld wordt, wetenschappelijk onderzoeker Keivan Esfarjani, en werktuigbouw professor Troep Chen - beschreven in een document in de Brieven van het dagboek Fysieke Overzicht.

Normaal, reizen de elektronen op een bepaalde manier door een materiaal dat aan de motie van elektromagnetische golven, met inbegrip van licht gelijkaardig is; hun gedrag kan door golfvergelijkingen worden beschreven. Dat leidde de onderzoekers MIT tot het idee van het uitrusten van de cloaking mechanismen die aan schildvoorwerpen van mening worden ontwikkeld - maar het toepassen van het op de beweging van elektronen, die aan elektronische en thermo-elektrische apparaten zeer belangrijk is.

Het Voorafgaande werk bij het cloaking van voorwerpen van mening heeft zich op zogenaamde metamaterials gebaseerd die van kunstmatige materialen met ongebruikelijke eigenschappen wordt gemaakt. De samengestelde structuren die voor het cloaking van oorzaken lichtstralen worden gebruikt rond een voorwerp te buigen en dan op de overkant te ontmoeten, die hun originele weg hervat die - onzichtbaar het voorwerp maakt lijken.

„Wij werden geïnspireerd door dit idee,“ zegt Chen, Carl Richard Soderberg Professor van de Techniek van de Macht bij MIT, die besliste te bestuderen hoe het op elektronen in plaats van licht zou kunnen van toepassing zijn. Maar in het nieuwe elektron-cloaking materiaal dat door Chen en zijn collega's wordt ontwikkeld, is het proces lichtjes verschillend.

De onderzoekers MIT modelleerden nanoparticles met een kern van één materiaal en shell van een andere. Maar in dit geval, eerder dan het buigen rond het voorwerp, gaan de elektronen eigenlijk door de deeltjes over: Hun wegen worden gebogen eerst één manier, dan achter opnieuw, zodat komen zij op de zelfde baan terug die zij zijn begonnen met.

In computersimulaties, schijnt het concept te werken, zegt Liao. Nu, zal het team proberen om daadwerkelijke apparaten te bouwen om te zien of zij zoals verwacht presteren. „Dit was een eerste stap, een theoretisch voorstel,“ Liao zegt. „Wij willen verder onderzoek naar dragen hoe te om sommige echte apparaten uit deze strategie te maken.“

Terwijl het aanvankelijke concept gebruikend deeltjes ingebed in een normaal halfgeleidersubstraat werd ontwikkeld, zouden de onderzoekers MIT willen zien of kunnen de resultaten met andere materialen, zoals tweedimensionale bladen van graphene worden herhaald, die interesserende extra eigenschappen zouden kunnen aanbieden.

De de MIT onderzoekers' die aanvankelijke impuls moest de materialen optimaliseren in thermo-elektrische apparaten worden gebruikt, die een elektrostroom van een temperatuurgradiënt veroorzaken. Dergelijke apparaten vereisen een combinatie kenmerken die moeilijk zijn te verkrijgen: hoog elektrogeleidingsvermogen (zo kan de geproduceerde stroom vrij stromen), maar laag warmtegeleidingsvermogen (om een temperatuurgradiënt te handhaven). Maar de twee soorten geleidingsvermogen neigen te coëxisteren, zodat bieden weinig materialen deze tegenstrijdige kenmerken aan. De simulaties van het team tonen dit elektron-cloaking materiaal aan deze vereisten kon ongebruikelijk goed voldoen.

De simulaties gebruikten deeltjes een paar nanometers in grootte die, die de golflengte van stromende elektronen aanpast en de stroom van elektronen op bijzondere energieniveaus door grootteordes in vergelijking met traditionele het smeren strategieën verbetert. Dit zou tot efficiëntere filters kunnen leiden of de sensoren, de onderzoekers zeggen. Aangezien de componenten op chips kleiner worden, zegt Chen, „wij moeten met strategieën op de proppen komen om elektronenvervoer te controleren,“ en dit zou één nuttige benadering kunnen zijn.

Het concept kon ook tot een nieuw soort schakelaars voor elektronische apparaten leiden, zegt Chen. De schakelaar kon werken door tussen transparant en ondoorzichtig aan elektronen van een knevel te voorzien, waarbij een stroom van hen aan en uit wordt gedraaid. „Wij zijn enkel bij het begin werkelijk,“ hij zegt. „Wij zijn niet zeker hoe ver dit gaat nog gaan, maar er is één of ander potentieel“ voor significante toepassingen.

Xiang Zhang, een professor van werktuigbouw bij de Universiteit van Californië in Berkeley dat niet in dit onderzoek werd geïmpliceerd, zegt „dit het zeer opwindende werk“ is dat het concept het cloaking aan het domein van elektronen uitbreidt. De auteurs, zegt hij, „brachten een zeer interessante benadering aan het licht die aan thermo-elektrische toepassingen zeer nuttig kan zijn.“

Bron: http://web.mit.edu/

Last Update: 15. October 2012 07:47

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