Селенидный фонон

15.12.2015

Термоэлектрики - материалы, которые превращают тепло в электричество. Для этого нужно, чтобы одна сторона такого материала была существенно теплее, чем другая, то есть он должен плохо проводить тепло, а электричество - хорошо. Обычно эти два свойства связаны: чем выше теплопроводность, тем выше проводимость, и наоборот. Перспективным материалом среди термоэлектриков считают селенид олова: у него оба свойства оказались разъединены. А почему, не ясно.

Для разгадки этой тайны исследователи из Окриджской национальной лаборатории Минэнерго США во главе с Оливером Деларе использовали суперкомпьютер, чтобы строить модели, и нейтронный источник окриджского реактора - по картине рассеяния пропущенных через образец нейтронов можно проследить за колебаниями кристаллической решетки. Они в этом деле главные: именно кванты таких колебаний - фононы - переносят тепло в твердом теле, и на них же рассеиваются электроны.

Обычно атомы колеблются гармонически - с равной амплитудой в каждую сторону от узла решетки. Такие гармонические фононы путешествуют без взаимодействия. Но если появляется ангармонизм - в одну сторону при каждом колебании атом отклоняется сильнее, чем в другую, тогда фононы начинают взаимодействовать и вязнуть друг в друге. Как оказалось, у селенида олова при температуре меньше 810оС наблюдается очень сильный ангармонизм колебаний: решетка ведет себя подобно мехам аккордеона. Из-за этого фононы быстро вязнут и не могут обеспечить выравнивание температуры.

Термоэлектрики - важнейший материал XXI века: считается, что с их помощью удастся не только создавать бесшумные экономные холодильники или элементы для утилизации тепла Солнца, но и собирать те 60% тепла, которые бессмысленно рассеивают в окружающей среде созданные человеком устройства. Нестабильность решетки селенида олова подсказывает, в каком направлении следует двигаться при оптимизации таких материалов.

<< Назад: Сонные коровы дают снотворное молоко 15.12.2015

>> Вперед: Микроконтроллеры Renesas RX130 с поддержкой сенсорного управления 14.12.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Белые крыши снижают температуру в городе 09.10.2024

С нарастающим климатическим кризисом и экстремальными волнами жары, города по всему миру сталкиваются с перегревом. Для людей и животных это становится серьезным испытанием. В поиске решений для борьбы с растущей температурой британские ученые обнаружили удивительно простое и эффективное средство - окрашивание крыш в белый цвет. Это может помочь городам снизить температуру воздуха на 2 градуса Цельсия, что станет спасением от жары без необходимости ждать годы, пока вырастут деревья и создадут тень. Недавние исследования показали, что изменения климата ведут к увеличению засух и повышению температур. В Лондоне, как и во многих других крупных городах мира, к середине этого столетия ожидается повышение средней температуры на 3 градуса Цельсия. Этот рост температуры уже ощущается сегодня: прошедшее лето стало самым жарким за всю историю наблюдений, что подчеркивает необходимость принятия срочных мер. Исследовательская группа под руководством Оскара Брусса, преподавателя Лондонского у ...>>

Часы CASIO G-SHOCK GMD-S5610IT 09.10.2024

Компания CASIO представила новую лимитированную модель часов G-SHOCK GMD-S5610IT, разработанную в сотрудничестве с популярной K-pop группой ITZY. Эта модель, сочетающая в себе прочность, функциональность и яркий дизайн, адресована как фанатам группы, так и любителям стильных и надежных аксессуаров. Часы GMD-S5610IT доступны в пяти цветах - лавандовом, розовом, желтом, зеленом и синем. Каждый цвет был выбран не случайно и символизирует индивидуальные черты каждой участницы ITZY. Особенной деталью этой модели стал рисунок сердца, который появляется при включении светодиодной подсветки. Этот элемент вдохновлен популярной позой, которую ITZY часто демонстрируют в финале своих выступлений, что делает часы еще более близкими поклонникам группы. На циферблате сверху расположены пять звезд, выполненных с помощью зеркальных чернил, что символизирует яркость и популярность всех участниц ITZY на мировой сцене. Еще одной уникальной деталью является выгравировка автографов участниц группы на ...>>

Выхлопные газы особенно опасны для женщин 08.10.2024

С каждым годом проблема загрязнения воздуха становится все более актуальной, и выхлопные газы автомобилей играют в этом процессе далеко не последнюю роль. Новое исследование, проведенное канадскими учеными, выявило, что выхлопные газы представляют собой повышенный риск для здоровья женщин, особенно в контексте сердечно-сосудистых заболеваний. Это открытие подчеркивает необходимость пересмотра подходов к охране окружающей среды и здоровья населения. Исследования показывают, что выхлопные газы не только наносят вред экологии, но и существенно влияют на здоровье человека. В последние годы в странах Европы и других регионах наблюдается ужесточение экологических норм, связанных с автомобильными выхлопами. Однако новое исследование ставит акцент на том, что выхлопные газы оказывают более негативное воздействие на женщин, чем на мужчин. В ходе эксперимента, проведенного исследователями из Университета Манитобы, группа из пяти мужчин и пяти женщин подвергалась воздействию выхлопных газов ...>>

Термоядерный реактор SMART 08.10.2024

В условиях стремительного роста мирового спроса на энергию и необходимости перехода на экологически чистые источники, ведущие ученые активно работают над созданием термоядерных реакторов - перспективных установок, способных обеспечить человечество практически бесконечным источником энергии. Одним из таких новаторских проектов стал реактор SMART (SMall Aspect Ratio Tokamak), который разрабатывается в сотрудничестве США и Испании. Проект SMART реализуется Университетом Севильи в тесном взаимодействии с Лабораторией физики плазмы Принстона (PPPL). Основная цель этой инициативы - создание компактного термоядерного реактора, который станет важным этапом на пути к решению мирового энергетического кризиса. Особенность реактора SMART заключается в его уникальной форме плазмы, которая получила название "отрицательная треугольность". Именно эта форма позволяет значительно улучшить удержание плазмы и снизить вероятность возникновения нестабильностей в процессе термоядерного синтеза. SMART с ...>>

Кошачья ненависть к закрытым дверям 07.10.2024

Многие владельцы кошек замечали, что их питомцы проявляют сильное недовольство при виде закрытых дверей: они могут громко мяукать, царапать дверь или пытаться просунуть лапу в щель. Это поведение часто вызывает недоумение у хозяев: почему кошки так раздражаются из-за невозможности попасть в другую комнату? Ответ кроется в природных инстинктах и особенностях их поведения, которые формировались на протяжении эволюции. Одной из причин такого поведения является так называемый страх упустить что-то важное (FOMO - fear of missing out), объясняет доктор Карен Суэда, ветеринарный бихевиорист. Кошки по своей природе чрезвычайно любопытны и стремятся контролировать все, что происходит на их территории. В дикой природе это важно для выживания, ведь знание того, что происходит вокруг, помогает им защищаться от возможных угроз и искать добычу. Поэтому закрытая дверь воспринимается ими как преграда для контроля над территорией и вызывает у них тревогу. Консультант по поведению кошек Ингрид Джо ...>>

Случайная новость из Архива MESO вместо КМОП 12.12.2018 Ученые из Intel, Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли предложили магнитоэлектрическое спин-орбитальное (MESO) логическое устройство. С начала 1980-х годов большая часть электроники полагается на использование технологии CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) или КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Ее достоинства хорошо известны, но потенциал близится к исчерпанию по мере уменьшения технологических норм, неотвратимо поднимая вопрос о переходе к другой технологии, способной обеспечить дальнейшее снижение энергопотребления, повышение производительности и степени интеграции. В отличие от приборов CMOS, работа которых связана с потоками электронов, принцип работы приборов MESO основан на эффекте спин-орбитальной трансдукции, отражающей связь момента импульса электрона с его линейным импульсом, и магнитоэлектрическом переключении. В приборе используются новый квантовый материал. Как утверждается, MESO имеет потенциал снижения напряжения в 5 раз и энергии переключения в 10-30 раз по сравнению с современными логическими цепями, изготовленными по технологии CMOS. По другой оценке, логические микросхемы и микросхемы памяти, в которых используется технология MESO, превзойдут современные аналоги, изготовленные по технологии CMOS, в 10-100 раз по энергетической эффективности и в 5 раз - по степени интеграции.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024