(a) schematisk funktionsprincip. Överst:Beteckning av systemkomponenter. Center:Asymmetrisk konfiguration med laddningsströmflöde till höger. Nederst:Asymmetrisk konfiguration med laddningsströmflöde till vänster. För detaljer se huvudtexten. (b) Elektronmikroskopibild av provet. Toppen, strömförande del av systemet är skuggad i blått, den nedre delen, där spänningsfluktuationerna tillförs, i rött. De respektive QDs QDt och QDb är markerade i mörkblått och mörkrött. (c) Ekvivalent krets med motsvarande kapacitanser. Strömmen genom den övre delen mäts via en pikoamperemeter. De två övre sidogrindarna och deras spänningar Vgl och Vgr styr konduktanserna för vänster och höger kanal, medan Vgb påverkar båda kanalerna nästan lika och förskjuter QD:s energinivåer. Vnoise kan läggas till i Vgb och ger de fluktuationer som enheten kan korrigera. Kreditera: Phys. Rev. Lett. 114, 146805 – Publicerad 10 april 2015. DOI:10.1103/PhysRevLett.114.146805
(Phys.org)—Ett team av forskare som arbetar vid Tysklands universitet i Würzburg har visat att en teori som utvecklats för att beskriva ett sätt att omvandla spillvärme i mikroelektronik till elektricitet kan fungera i den verkliga världen. I deras papper publicerad i tidskriften Fysiska granskningsbrev , teamet beskriver hur de använde kvantprickar för att skapa en treterminalsenhet som kan generera elektricitet genom att skörda spillvärme.
I takt med att mikroelektroniken har blivit mindre, problemet med spillvärme har vuxit sig större – inte bara skapar överskottsvärme problem för systemkomponenter, det representerar också bortkastad energi. Om den värmen kunde omvandlas till elektricitet och användas för att driva enheter, det skulle tillåta dem att köra längre samtidigt som de använder mindre batterikraft. I denna nya ansträngning, teamet som arbetar i Tyskland rapporterar om experiment de utförde med kvantprickar – och idé som föreslogs för fyra år sedan av ett team som arbetade vid universitetet i Genève – de föreställde sig att använda kvantprickar för att konstruera en treterminalsenhet som skulle tillåta en elektrisk laddning genererad från en värmeskillnaden att passera från en terminal till en annan utan att låta värmen också överföras. I deras labb, de byggde en likriktare (en enhet som omvandlar växelström till likström) baserad på två typer av kvantpunkter, en gjord av galliumarsenid, den andra aluminium galliumarsenid. En av prickarna var fäst på en elektrisk krets, som gav växelström i form av spänningsfluktuationer – den andra punkten fungerade som mottagare som lät likström flyta ut.
Det bör noteras att forskarna faktiskt inte har omvandlat spillvärme till el, istället har de använt spänningsfluktuationer från en spänningskälla för att efterlikna processen, som de hävdar, bevisar att den ursprungliga idén kunde fungera. De var tvungna att ta denna väg eftersom tekniken ännu inte existerar för att mäta skillnaderna mellan de två prickarna exakt. Nästa steg blir att modifiera enheten för att omvandla spillvärmen direkt till el och sedan ta reda på ett sätt att mäta resultaten. Teamet verkar övertygat om att deras tillvägagångssätt kommer att fungera och förutsäger att sådana enheter snart kommer att ta sig in i faktiska produkter.
© 2015 Phys.org
