Alternativ energi tack vare grafen: detta är vad Terahertz-vågor är och hur de fungerar
De terahertzvågor jag är elektromagnetisk strålning med en frekvens mellan mikrovågor och infrarött ljus. Även kända som “de produceras av nästan allt som registrerar en temperatur, inklusive våra kroppar och de livlösa föremål som omger oss.
Terahertzvågor är genomträngande i vårt dagliga liv och, om de utnyttjas, kan deras koncentrerade kraft potentiellt fungera som en alternativ energikälla. Men hittills har det inte funnits en praktiskt sätt att fånga och konvertera dem till valfri användbar form.
Nu är jag fysiker från MIT har kommit på en ritning för en enhet som de tror skulle kunna omvandla terahertzvågor till en likström, en form av elektricitet som driver många enheter hemelektronik.
Deras design drar fördel av det kvantmekaniska eller atomära beteendet hos grafenkolmaterialet. De fann att genom att kombinera grafen med ett annat material, i det här fallet bornitrid, skulle elektronerna i grafen behöva förvränga sin rörelse i en gemensam riktning. Varje inkommande terahertzvåg skulle behöva “” elektroner i grafen, som så många små flygledare, för att flöda genom materialet i en riktning, som en likström.
Forskarna publicerade sina resultat i dag i tidskriften Vetenskapens framsteg och de arbetar med experimenterande för att förvandla sin design till en fysisk enhet.
“”, säger huvudförfattaren Hiroki Isobeen postdoc i Materialforskningslaboratorium av MIT. “”.
Isobes medförfattare är Liang Fu, Lawrence C. Och Sarah W. Biedenharn Karriärutveckling Docent i fysik till MIT; Och Su-yang Xu, ett ex post-doktorsexamen av MIT som nu är biträdande professor i kemi vidHarvard Universitet.
Bryter grafens symmetri
Under det senaste decenniet har forskare letat efter sätt att samla in och omvandla miljöenergi till användbar el. De gjorde detta i första hand genom likriktare, anordningar utformade för att omvandla elektromagnetiska vågor från deras oscillerande (växelström) till likström.
De flesta likriktare är utformade för att omvandla lågfrekventa vågor som radiovågor, med hjälp av en elektrisk krets med dioder för att generera ett elektriskt fält som kan rikta radiovågor genom enheten som t.ex. likström. Dessa likriktare fungerar bara upp till en viss frekvens och har inte kunnat matcha räckvidden terahertz.
Vissa experimentella tekniker som har kunnat omvandla terahertzvågor till likström gör det endast kl ultrakalla temperaturerkonfigurationer som skulle vara svåra att implementera i praktiska tillämpningar.
Istället för att omvandla elektromagnetiska vågor till en likström genom att applicera ett externt elektriskt fält på en enhet, Isobe han undrade om man på kvantmekanikens nivå kunde få elektroner i ett material att flöda i en riktning, för att driva in inkommande terahertzvågor till en likström.
