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Passagem dos Elétrons Com Nanoparticles “Invisível”

Published on October 15, 2012 at 7:09 AM

Uma aproximação nova que permitisse que os objetos se tornem “invisíveis” tem sido aplicada agora a uma área totalmente diferente: deixando as partículas “escondem” de passar os elétrons, que poderiam conduzir a uns dispositivos termoelétricos mais eficientes e aos tipos novos da eletrônica.

O Diagrama mostra da “o fluxo probabilidade” dos elétrons, uma representação dos trajectos dos elétrons enquanto passam através de um nanoparticle “invisível”. Quando os trajectos forem dobrados enquanto incorporam a partícula, estão dobrados subseqüentemente para trás de modo que reemirjam do outro lado na mesma trajectória que começaram com - apenas como se a partícula não estava lá. Cortesia de Imagem Bolin Liao e outros.

O conceito - desenvolvido pelo aluno diplomado Bolin Liao do MIT, pelo postdoc anterior Mona Zebarjadi (agora um professor adjunto na Universidade de Rutgers), pelo cientista Keivan Esfarjani da pesquisa, e pelo professor Grupo Chen da engenharia mecânica - é descrito em um papel nas Letras Físicas da Revisão do jornal.

Normalmente, os elétrons viajam através de um material em uma maneira que seja similar ao movimento de ondas eletromagnéticas, incluindo a luz; seu comportamento pode ser descrito por equações de onda. Isso conduziu os pesquisadores do MIT à ideia de aproveitar os mecanismos cloaking desenvolvidos aos objetos do protector da vista - mas de aplicá-los ao movimento dos elétrons, que é chave aos dispositivos eletrônicos e termoelétricos.

Os Trabalhos anteriores em cloaking objetos da vista confiaram nos metamaterials assim chamados feitos de materiais artificiais com propriedades incomuns. As estruturas compostas usadas cloaking feixes luminosos da causa para dobrar-se em torno de um objeto e para encontrar-se então no outro lado, recomeçando seu trajecto original - fazendo o objeto pareça invisível.

“Nós fomos inspirados por esta ideia,” diz Chen, Professor de Carl Richard Soderberg da Engenharia de Potência no MIT, que decidiu estudar como pôde se aplicar aos elétrons em vez da luz. Mas no material elétron-cloaking novo desenvolvido por Chen e por seus colegas, o processo é ligeira diferente.

Os pesquisadores do MIT modelaram nanoparticles com um núcleo de um material e um escudo de outro. Mas neste caso, um pouco do que dobrando-se em torno do objeto, os elétrons passam realmente através das partículas: Seus trajectos são primeira uma maneira dobrada, a seguir traseiro outra vez, assim que retornam à mesma trajectória que começaram com.

Nas simulações computorizadas, o conceito parece trabalhar, Liao diz. Agora, a equipe tentará construir dispositivos reais para ver se executam como esperado. “Esta era uma primeira etapa, uma proposta teórica,” Liao diz. “Nós queremos continuar uma pesquisa mais adicional sobre como fazer alguns dispositivos reais fora desta estratégia.”

Quando o conceito inicial foi desenvolvido usando as partículas encaixadas em uma carcaça normal do semicondutor, os pesquisadores do MIT gostariam de ver se os resultados podem ser replicated com outros materiais, tais como as folhas bidimensionais do graphene, que puderam oferecer propriedades adicionais interessantes.

O ímpeto inicial dos pesquisadores do MIT' era aperfeiçoar os materiais usados nos dispositivos termoelétricos, que produzem uma corrente elétrica de um inclinação de temperatura. Tais dispositivos exigem uma combinação de características que são duras de obter: condutibilidade elétrica alta (assim a corrente gerada pode fluir livremente), mas baixa condutibilidade térmica (para manter um inclinação de temperatura). Mas os dois tipos de condutibilidade tendem a coexistir, assim que poucos materiais oferecem estas características contraditórias. A mostra das simulações da equipe este material elétron-cloaking podia cumprir estas exigências raramente boas.

As simulações usaram partículas alguns nanômetros em tamanho, combinando o comprimento de onda de elétrons de fluxo e melhorando o fluxo dos elétrons a níveis particulares da energia pelos ordens de grandeza comparados às estratégias de lubrificação tradicionais. Isto pôde conduzir a uns filtros mais eficientes ou os sensores, os pesquisadores dizem. Enquanto os componentes em chip de computador obtêm menores, Chen diz, “nós tem que vir acima com estratégias controlar o transporte do elétron,” e o este pôde ser uma aproximação útil.

O conceito poderia igualmente conduzir a um tipo novo dos interruptores para dispositivos electrónicos, Chen diz. O interruptor podia operar-se firmando entre transparente e opaco aos elétrons, assim desligando um fluxo deles sobre e. “Nós somos realmente apenas no início,” diz. “Nós não somos certos como distante este está indo ir ainda, mas há algum potencial” para aplicações significativas.

Xiang Zhang, um professor da engenharia mecânica na Universidade Da California em Berkeley que não foi envolvido nesta pesquisa, diz que “este é o trabalho muito emocionante” que expande o conceito de cloaking ao domínio dos elétrons. Os autores, diz, “descobriu uma aproximação muito interessante que pudesse ser muito útil às aplicações termoelétricos.”

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

Last Update: 15. October 2012 07:49

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