Lämpösähköä esineiden Internetille23.01.2024 Osakan yliopiston tutkijat ja yhteistyökumppanit ovat parantaneet puolijohteesta saatavan lämpösähköisen muuntamisen tehokkuutta. Erityisesti se voisi auttaa optimoimaan globaalin digitaalisen muutoksen tehokkuutta esimerkiksi esineiden internetin maailmanlaajuisessa integraatiossa. IoT:n laajamittaista globaalia integraatiota rajoittaa sopivan energiahuollon puute. Realistisesti IoT:n energiahuollon on oltava paikallista ja pienimuotoista. Käytännön sovelluksissa nykyinen lämpösähköisen energian muuntamisen tehokkuus on kuitenkin riittämätön. Tämän tehokkuuden parantaminen oli Osakan tutkimusryhmän työn tavoitteena. "Työssämme esitämme kaksiulotteisen elektronikaasujärjestelmän (2DEG), jossa on useita osakaistoja ja joka käyttää galliumarsenidia. Järjestelmä eroaa perinteisistä lämpösähköisen muuntamisen menetelmistä", selittävät johtavat kirjoittajat Yuto Uematsu ja Yoshiaki Nakamura. "Järjestelmämme mahdollistaa paremman muuntamisen lämmöstä sähköksi ja parantaa elektronien liikkuvuutta niiden 2D-arkissa. Tämä hyödyttää helposti jokapäiväisiä laitteita, kuten puolijohteita." Uskomatonta, että tutkijat pystyivät parantamaan lämpösähköisen muuntamisen tehokerrointa kertoimella 4 verrattuna perinteisiin 2DEG-järjestelmiin. Muut tekniikat, kuten resonanssisironta, eivät ole olleet yhtä tehokkaita lämpösähköisessä muuntamisessa. Lämpösähköisen tehokerrointa on pyritty lisäämään käyttämällä askelmaista tilojen tiheyttä kaksiulotteisessa elektronikaasujärjestelmässä (2DEG). Tässä työssä tutkija kiinnittivät huomiota toiseen vaikutukseen, jonka aiheuttaa elektronien rajoittuminen avaruudellisesti yksiulotteiseen suuntaan: kertautuva 2DEG-ilmiö, jossa useat erilliset osakaistat myötävaikuttavat sähkön johtamiseen, mikä johtaa korkeaan Seebeck-kertoimeen. "Olemme innoissamme, koska olemme laajentaneet puhtaan energian ja kestävän IoT:n kehittämisen kannalta ratkaisevan tärkeän prosessin periaatteita", sanoo vanhempi kirjoittaja Yoshiaki Nakamura. "Lisäksi menetelmäämme voidaan soveltaa mihin tahansa alkuainepohjaiseen materiaaliin; käytännön sovellukset ovat kauaskantoisia." Tämä työ on tärkeä askel eteenpäin lämpösähköisen sähköntuotannon hyödyn maksimoinnissa modernissa mikroelektroniikassa ja sopii erityisen hyvin IoT:hen. Koska tulokset eivät rajoitu galliumarsenidiin, järjestelmän lisäedistykset ovat mahdollisia. Aiheesta aiemmin: Lämpösähköisiä nopeasti |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.