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一种能够在一个能量脉冲上运行大约一年的量子电子器件已被创建

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图像源: industry-hunter.com

在过去的几年中,在电子领域,特别是在物联网类别的设备领域,出现了不断提高这些设备的能量效率的趋势。 这是因为科学家和工程师正在不断发明新的方法,以确保更长的设备运行更少的能量。 从华盛顿大学的科学家设法实现在这个方向的记录。 在他们的实验室中创建的记录器传感器的原型版本可以在一个脉冲的能量上工作大约一年,这相当于只有5000万电子的总能量。 这是通过使用称为物理现象来实现的 量子隧道 .

量子物理学的规律,其操作在单个原子和亚原子粒子的水平,确定电子可以表现得像一个粒子和波在同一时间。 这种现象被称为量子二元论,在这种情况下,它用于控制电子从电路的一个部分到另一个部分的运动,几乎没有能量损失。

在传统的电子设备中,电流的产生是信息的主要载体,需要不断地向电子供应多余的能量,以克服在其路径中出现的潜在障碍。 如果你要做一个非常高效的设备,具有非常低的能源成本,那么克服潜在的障碍应该比传统的方法更"棘手"的方式来实现。



 

这就是量子力学定律帮助我们的地方,它们被用来形成一个特殊的潜在障碍。 在这种情况下,这 障碍是 福勒-诺德海姆隧道屏障,其宽度不超过100个原子。 通过创建这样的转变,科学家们能够减缓电子的流动,这反过来又使整个系统保持在一个稳定的状态很长一段时间。

科学家创造的设备由两个系统组成。 第一个系统是一个传感器和记录器(用于存储传感器读数的设备),它可以很容易地适应或替换为执行监测血液中葡萄糖浓度,测量温度,监测药物供应等功能的其他系统。

该设备的第二部分实际上是基于Fowler-Nordheim隧道结的超高效动态能量转换器,该转换器从压电加速度计接收能量,该加速度计响应运动而产生弱电流脉冲。 原则上,这种用于收集和转换能量的高效系统允许使用其他类型的能量源,例如,将人体热量的一小部分或无线电波能量转换成电能。

现在我们有一个通用的平台-研究人员写道-它的最终功能将取决于将连接到我们的高效能量转换器,它可以为传感器和数据存储设备提供能量,而无需电池或其他传统能量源可以工作很长时间。

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评论 [1]
№1
04.12.2020 10:26
Чтобы "преодоление потенциальных барьеров реализовывать более "хитрыми" путями" создали "особый потенциальный барьер"?! Замечательное объяснение принципа работы!
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