| phys.org

Створено квантовий транзистор, який дозволяє керувати потоком тепла

The quantum thermal transistor consists of three two-level systems, which can be implemented as spins with an up and a down state.

Дослідники з університету Пуатьє (University of Poitiers) і інституту CNRS, Франція, розробили квантовий транзистор, що дозволяє контролювати проходження через нього потоку тепла, так само як звичайні транзистори дозволяють управляти електричним струмом. Такий тепловий транзистор може знайти застосування в технологіях збору теплової енергії, яка зазвичай викидається в навколишнє середовище при роботі теплових електростанцій та інших енергетичних систем. Існуюсчі методи збору такої теплової енергії не відрізняються високою ефективністю, вони не можуть забезпечити передачу і посилення теплової енергії так, як це може зробити новий транзистор.

"Для управління електричним струмом використовуються діоди, транзистори, підсилювачі та інші компоненти, що об’єднуються в складні електронні схеми" - розповідає Карл Жульєн (Karl Joulain), провідний дослідник, - "Тепер ми можемо зробити щось таке і з тепловими потоками. На базі нових теплових елементів ми можемо створити теплові логічні елементи, які дозволять керувати, вмикати та вимикати, посилювати і модулювати потоки тепла з метою високоефективного збору вторинного тепла, що в більшості випадків втрачається".

Слід зазначити, що новий транзистор є далеко не першим пристроєм для управління потоком тепла, але він перший у своєму роді, в структурі якого були використані квантові компоненти. Інші теплові прилади, діоди і транзистори, зазвичай виготовлялися на базі макро- і метаматеріалів на основі сплавів металів, виробництво яких є енергоємним і дорогим.

Функціонально структура квантового теплового транзистора складається з трьох систем, здатних перебувати в двох стабільних станах. Іншими словами, поточний стан цих трьох систем визначає включений або вимкнений стан транзистора. А з фізичної точки зору це відповідає стану квантових систем, що проявляються у вигляді напрямку обертання їх компонентів. Кожна з трьох систем може в якійсь мірі контролювати проходження тепла, а їх синхронна робота дозволяє управляти потоком тепла, через транзистор.

Поки що теоретично дослідники показали, що за допомогою нового теплового транзистора можна не тільки включати і преривати рух теплового потоку. Комбінуючи різні стану трьох систем транзистора, можна домогтися навіть посилення теплового потоку або його модуляції сигналом, що подається ззовні. Такі транзистори можуть стати основою складних схем, виготовлених з квантових об’єктів, по провідникам яких будуть циркулювати потоки теплової енергії. А власне квантові об’єкти можуть являти собою металеві наночастинки з включеними в них квантовими точками.

"У наших подальших планах - дослідження, метою яких є подальша оптимізація структури теплового пристрою" - розповідає Карл Жульєн, - "Велику увага ми приділяємо пошуку областей практичного застосування для розробленого нами транзистора і інших супутніх речей"

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль