Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследователи могут создавать материалы с новыми свойствами. Это позволит производить более компактную, быструю и энергоэффективную электронику.

Исследователи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) сделали шаг к созданию такой электроники. Они выяснили, как уменьшить шум в наноэлектронике, чтобы использовать весь потенциал нанотехнологий.

Нанотехнологии вызывают интерес в таких отраслях, как связь и производство энергии. На наноуровне частицы подчиняются квантово-механическим законам. Используя эти свойства, можно создавать новые материалы.

Джанин Сплеттстоссер, профессор прикладной квантовой физики в Чалмерсе, говорит, что сегодня мы видим значительное влияние нанотехнологий. Наноматериалы делают производство энергии более эффективным, а наноразмерные устройства позволяют создавать более быстрые технологии.

Устройства меньше человеческой клетки открывают новые электронные и термоэлектрические свойства

Исследователи используют наноразмерные устройства для управления зарядами и токами энергии на уровне одного электрона. Эти системы размером меньше человеческой клетки могут выполнять определённые задачи, используя квантово-механические свойства, подобно «крошечным двигателям».

По словам Людовико Тессера, аспиранта кафедры прикладной квантовой физики Технологического университета Чалмерса, эти устройства в сто-десять тысяч раз меньше человеческой клетки и позволяют разрабатывать высокоэффективные процессы преобразования энергии.

Преодоление наношума: важнейшая задача

Шум мешает развитию нанотехнологий. Он возникает из-за колебаний электрических зарядов и тепла внутри устройств. Исследователи пока не знают, как избавиться от шума, не мешая преобразованию энергии.

Учёные из Чалмерса сделали шаг к решению проблемы. Они изучили термоэлектрические тепловые двигатели в наномасштабе. Эти устройства преобразуют отработанное тепло в электрическую энергию.

Электроника выделяет тепло, поэтому учёные пытаются научиться преобразовывать его в энергию.

По словам профессора Сплеттштоссера, крошечные термоэлектрические тепловые двигатели могут это делать благодаря своим свойствам. Они преобразуют тепло в электрическую энергию, не позволяя ему пропадать впустую.

Баланс шума и мощности в наноразмерных тепловых двигателях

Наномашины, преобразующие тепло в электричество, работают эффективнее при больших перепадах температур. Это усложняет изучение и понимание их работы, которая и так непроста. Но учёные из Чалмерса смогли объяснить, как связаны шум и мощность таких устройств.

Мы доказали, что есть предел уровня шума, который влияет на производительность «двигателя».

Чем больше энергии производит устройство, тем выше уровень шума. Мы определили количество шума для получения нужного количества энергии из наноразмерных двигателей.

Эти результаты помогут в разработке высокоточных наноразмерных термоэлектрических устройств, — говорит Людовико Тессер.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

17.09.2024


Подписаться в Telegram



Нано

NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников

Кремниевые транзисторы, которые используются д...

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследоват...

ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств

Как работает электроника нового поколения и&nb...

В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен

Установку, которая перерабатывает печную сажу&...

Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов

Новый метод выращивания крошечных металлически...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат