211service.com
Třícestné tranzistory
Zdroj: Třívidový jednotranzistorový grafenový zesilovač a jeho aplikace
Kartik Mohanram a kol.
ACS Nano 4: 5532-5538
Trojnásobný čas: Tento jednotranzistorový zesilovač, proužek grafenu protkaný kovovými elektrodami, dělá s jedním tranzistorem to, co nyní vyžaduje mnoho.
Výsledky: Výzkumníci postavili jednostupňový grafenový tranzistorový zesilovač a ukázali, že může vykonávat tři funkce v jedné: může vést kladný náboj, záporný náboj nebo obojí současně. Zařízení může kódovat datový tok změnou frekvence nebo fáze signálu – což je úkol, který obvykle vyžaduje více tranzistorů v obvodu.
Tento příběh byl součástí našeho vydání z ledna 2011
- Viz zbytek čísla
- předplatit
Proč na tom záleží: Předchozí výzkum grafenu se z velké části soustředil na to, jak rychle vede elektrický náboj; grafenové tranzistory jsou 10krát nebo vícekrát rychlejší než křemíkové. Nová práce ukazuje, že mají i další výhody. Protože jeden grafenový tranzistor může vykonávat práci více křemíkových tranzistorů, mohl by být grafen integrován do kompaktnějších čipů pro bezdrátová telekomunikační zařízení, jako jsou štítky RFID a náhlavní soupravy Bluetooth.
Metody: Výzkumníci z Rice University předpokládali, že grafenový tranzistor se třemi elektrickými terminály, strukturami, které řídí a vedou tok proudu, by mohl být provozován tak, že by tranzistor přepínal mezi stavy, kdy vede kladný náboj, záporný náboj a obojí. Pomocí standardních technik pro výrobu grafenových obvodů vyrobili výzkumníci z Kalifornské univerzity v Riverside obvody přidáním kovových elektrod a rezistoru mimo čip k malému kousku jednovrstvého grafenu. Testy prokázaly, že výsledný jednostupňový zesilovač se choval tak, jak bylo předpovězeno, spínací stavy, když byla aplikována různá napětí. Zařízení by také mohlo fungovat jako zesilovač v běžných metodách přenosu dat prostřednictvím digitální modulace referenčního signálu.
Další kroky: Vědci se nyní pokoušejí integrovat více grafenových tranzistorů do obvodu pro složitější aplikace.
Více energie na foton
Výzkumníci demonstrují způsob, jak přeměnit více energie ve světle na elektřinu
Zdroj: Vícenásobná kolekce Exciton v citlivém fotovoltaickém systému
Bruce Parkinson a kol.
Science 330: 63-66
Výsledek: Výzkumníci vytvořili solární článek schopný sbírat více elektronů pro každý absorbovaný vysokoenergetický foton a podařilo se jim přímo změřit výstup elektronů.
Proč na tom záleží: Ačkoli výzkumníci neustále zvyšovali množství elektřiny, kterou mohou solární články produkovat, čelí zásadním limitům, které ukládá fyzika přeměny fotonů na elektrony v polovodičových materiálech. Konvenční solární články účinně přeměňují pouze jednu vlnovou délku světla; buď nedokážou absorbovat jiné vlnové délky světla, nebo odhazují extra energii jako teplo. Výzkumníci prokázali, že je možné zachytit část této energie navíc přenosem energie v každém vysokoenergetickém fotonu na více než jeden elektron. Tento přístup by mohl být použit k výrobě ultraúčinných a přitom levných solárních článků.
Metody: Ačkoli jiní vědci potvrdili, že energie fotonu může být přenesena na více než jeden elektron, nikdo tento jev přímo nezměřil ve solárním článku, protože elektrony navíc mají příliš krátkou životnost. V tomto případě však vědci použili jako aktivní materiál solárních článků polovodivé nanokrystaly zvané kvantové tečky, které upravily jejich povrchovou chemii tak, aby mezi nimi a polovodičovým oxidovým krystalovým substrátem vznikla silná vazba. Vazba umožnila elektronům rychlý přesun z kvantových teček do polovodiče, kde byly měřeny jako proud.
Další kroky: Aktivní materiál v testovacích buňkách s kvantovými tečkami je tak tenký, že jím prochází téměř všechno světlo neabsorbováno. Výzkumníci navrhují vyřešit tento problém přidáním tenké vrstvy do extrémně porézního materiálu s velkým povrchem. Vědci také pracují s různými typy kvantových teček, které mají potenciál absorbovat a přeměňovat více světla.