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  • 太赫兹波是在我们的日常生活普遍,并且如果能够利用,它们的集中功率可能作为替代能源。想象一下,例如,一个手机插件,被动地吸收了周围的T射线和使用他们的能量,你的手机充电。

    太赫兹波是在我们的日常生活普遍,并且如果能够利用,它们的集中功率可能作为替代能源。想象一下,例如,一个手机插件,被动地吸收了周围的T射线和使用他们的能量,你的手机充电。

    信用:何塞·路易斯·奥利瓦雷斯,bt365手机app

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  • 该示意图中,从研究人员的纸,示出了绿色正方形表示基于另一种材料的正方形的顶部的石墨烯。红线代表太赫兹波。蓝色三角形表示天线包围方形捕获太赫兹波和聚焦波的平方。

    该示意图中,从研究人员的纸,示出了绿色正方形表示基于另一种材料的正方形的顶部的石墨烯。红线代表太赫兹波。蓝色三角形表示天线包围方形捕获太赫兹波和聚焦波的平方。

    信用:研究人员礼貌

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能量采集设计的目的在于打开Wi-Fi信号转换成可用功率

太赫兹波是在我们的日常生活普遍,并且如果能够利用,它们的集中功率可能作为替代能源。想象一下,例如,一个手机插件,被动地吸收了周围的T射线和使用他们的能量,你的手机充电。

设备利用太赫兹辐射可能使自供电的植入物,手机,其他便携式电子产品。


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即发出一个Wi-Fi信号的任何装置也发射太赫兹波 - 电磁波微波和红外光之间的频率的某个地方。这些高频辐射波,被称为“T射线,”也由几乎任何产生的寄存器的温度下,包括我们自己的身体和我们周围的无生命的物体。

太赫兹波是在我们的日常生活普遍,并且如果能够利用,它们的集中功率可能作为替代能源。想象一下,例如,一个手机插件,被动地吸收了周围的T射线和使用他们的能量,你的手机充电。然而,到目前为止,太赫兹波能源浪费,因为一直到捕捉没有切实可行的办法,并将其转换成任何可用的形式。

现在物理学家在bt365手机app都拿出了他们认为将能够到环境太赫兹波转换成直流电,即权力许多家用电子产品的电力形式的设备的蓝图。

它们的设计需要的量子力学,或碳材料的石墨烯的原子行为的优势。他们发现,通过石墨烯与另一种材料结合,在这种情况下,氮化硼,石墨烯的电子应该歪斜其朝着一个共同的方向上的运动。任何传入的太赫兹波应“穿梭”石墨烯的电子,像许多微小的空中交通管制,通过材料在一个单一的方向上流动,如直流电。

研究人员今天发表他们的研究结果在该杂志 科学的进步,并与实验人员努力将其设计成一个物理设备。

“我们是通过太赫兹范围内的电磁波所包围,”主要作者矶部弘树说,在bt365手机app的材料博士后研究实验室。 “如果我们可以在能量转换成我们可以利用日常生活中的能量来源,这将有助于解决我们所面临现在的能源挑战。”

矶部的共同作者是梁福,劳伦斯℃。和萨拉W上。在bt365手机app物理学比登哈恩职业发展副教授;和苏杨旭,前bt365手机app博士后谁现在是哈佛大学助理教授化学。

打破石墨烯的对称性

在过去十年中,科学家们就开始寻找收集和转换周围能量转换为可用的电能。他们这样做主要是通过整流器,被设计成电磁波的振荡(交流电) - 直流转换装置。

最整流器被设计来转换低频波,如无线电波,使用具有二极管的电路,以产生一个电场,该电场可以通过装置作为直流电流操纵无线电波。这些整流器只工作到一定的频率,一直没能适应太赫兹范围内。

设置这将是难以在实际应用中实现 - 这已经能够太赫兹波转换成直流电流几个实验技术等,只有在超低温下这样做的。

代替通过在设备上施加外部电场转动的电磁波转换成DC电流,矶部想知道,在量子力学水平,材料自身的电子可以被诱导在一个方向上流动,以便操纵传入太赫兹波成直流电流。

这样的材料将必须非常干净,或无杂质,以便在流过材料中的电子而不会在材料散射掉不规则性。石墨烯,他发现,是原料的理想。

直接石墨烯中的电子在一个方向流动,他就必须打破这种材料的固有对称性,或者是什么物理学家称为“反转”。通常情况下,石墨烯的电子感觉到它们之间的相同的力,这意味着任何输入的能量会散射电子在所有方向上,对称。矶部寻找方法来打破石墨烯的反转和诱导响应于输入能量的电子的不对称流。

通过文献看,他发现其他人通过将其放置顶上氮化硼,由两种类型的原子的类似的蜂窝状格子的层与石墨烯试验 - 硼和氮。他们发现,在这种结构中,石墨烯的电子之间的力量被平衡的淘汰:电子接近硼感到一定的力,而电子接近氮经历了不同的上拉。整体效果是什么物理学家称为“歪斜散射”,其中电子云歪斜它们的运动在一个方向上。

矶部开发的所有的方式中的电子在石墨烯组合威力散射与下面的基底如氮化硼的系统的理论研究,并且该电子散射如何影响任何传入的电磁波,特别是在太赫兹频率范围。

他发现的电子被传入的太赫兹波在一个方向上驱动,以歪斜,并且该偏斜运动产生一个直流电流,如果石墨烯是相对纯的。如果有太多的杂质在石墨烯确实存在,他们将充当电子云的道路上的障碍,在各个方向造成这些云层散射,而不是移动为一体。

“有许多杂质,这种不均衡的运动刚结束振荡,任何进入的太赫兹能量通过这种振荡输了,”矶部解释说。 “所以我们希望有一个干净的样品,有效地得到一个倾斜的议案”。

一个方向

他们还发现,更强的进入太赫兹能量,能量的更多的设备可以转换为直流电流。这意味着,任何装置转换吨射线应该还包括一个方式,它们进入装置之前专心那些波。

与所有考虑到这一点,研究人员制定了蓝图,它由石墨烯的小正方形,它位于顶上氮化硼层和将收集和集中的环境太赫兹辐射的天线内被夹的太赫兹整流器,提高其信号足以将其转换为直流电流。

“这样的工作非常像太阳能电池,除了不同的频率范围,以被动地收集并转换周围的能量,”福说。

球队已经申请了专利的新的“高频整流”的设计和研究人员正在与bt365手机app的实验物理学家合作,开发基于其设计的物理设备,它应该能够工作在室温下,相对于超冷所需的先前的太赫兹整流器和检测器的温度。

“如果设备工作在室温下,我们可以使用它的许多便携式应用,”矶部说。

他的设想是,在不久的将来,太赫兹整流器可以使用,例如,在患者的身体无线电力植入物,而不需要手术来改变植入的电池。这种装置还可以转换周围的Wi-Fi信号,充电个人电子产品如笔记本电脑和手机。

“我们正在采取一个量子材料与一些不对称在原子尺度上,现在可以利用,这带来了很多的可能性,”福说。

这项研究是由美国提供部分资助美国陆军研究实验室和美国。陆军研究°FFI CE通过研究所士兵纳米技术(ISN)。


话题: 研究, 科学学院, 物理, 无线, 石墨烯, 材料研究实验室, 纳米科学和纳米技术

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