Digitale kvantebatterier inspireret af plasma-tv

(PhysOrg.com) -- Plasma-tv er berygtet for deres overdrevne brug af elektricitet, men det samme princip, der bruges til at producere high definition-billeder i tv'erne, kunne resultere i udviklingen af ​​en ny type batteri, der ville spare i stedet for at spilde energi.

Plasma-tv'er indeholder millioner af mikrorør fyldt med ioniseret gas, der tillader en elektrisk strøm at strømme igennem, men fysikere ved University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC) er ved at udvikle, hvad de kalder et "digitalt kvantebatteri", der bruger milliarder af endnu mindre rør (nanorør).

Ved at fjerne den ioniserede gas fra de små rør, UIUC-holdet, ledet af lektor Alfred W. Hubler, ønsker at udnytte de stærke elektriske felter til at lagre elektricitet. Når gassen fjernes, fungerer vakuumet inde i nanorørene som en isolator til at lagre det elektriske felt. Professor Hubler siger, at enheden kunne lagre dobbelt så meget elektricitet som konventionelle batterier, og det kunne lagre digital information på samme tid.

Batteriet kaldes det digitale kvantebatteri, fordi det fungerer på kvanteskalaen, fanger det stærke elektriske felt, der genereres, når negativt ladede elektroner omkranser positivt ladede protoner inde i et atom. Enheden udnytter den mest effektive måde at lagre energi på, som er i bindingerne mellem atomer. (Energien i benzin og petroleum holdes på samme måde.)

Batteriets reverse-bias nanorør er meget stærkere og mindre end plasmarør, og de indeholder lidt eller ingen gas. Hubler sagde, at rørene ville være fem nanometer lange, og at milliarder af dem ville blive pakket sammen for at give nok strøm til de fleste 15 V elektroniske enheder.

Hvert nanorør kunne også repræsentere en smule information (0 eller 1, afhængig af om røret er elektrisk ladet eller ej). Dette betyder, at enheden kan bruges til at gemme digital information som et flashdrev. Hubler sagde, at et flashdrev bruger den mindste mængde energi til at opbevare ladningen, mens UIUC-enheden ville sigte efter den størst mulige mængde energi.

Vakuumrørets tilstand kan bestemmes uden at aflade eller oplade det, fordi en MOSFET (metal-oxid-halvleder-felteffekttransistor) er indsat i rørets væg for at detektere tilstanden inde i røret. Hvert rør har en energiport og en informationsport, som er et lignende arrangement som de flydende og kontrolporte i et flashdrev. Portene gør det muligt at bruge nanorørene til at lagre information og energi.

Professor Hubler er direktør for Center for Complex Systems Research ved UIUC. Forskningspapiret vil blive offentliggjort i tidsskriftet Kompleksitet , som professor Hubler er ledende redaktør for. Arbejdet blev støttet af en National Science Foundation Grant.

© 2010 PhysOrg.com