Tokio Metropolitan yliopiston tutkijat ovat käyttäneet suunnattuja "metallisia" hiilinanoputkia luodakseen lämpösähköisen laitteen, jolla on suurempi antoteho kuin puhtaiden puolijohteisien hiilinanoputkien (CNT) sekaverkkojen laitteissa. Lämpösähköiset laitteet ja rakenteet voivat muuntaa lämmön suoraan sähköksi.
Suuritehoiset termosähköiset laitteet voivat tasoittaa tietä hukkalämmön käyttämiselle esimerkiksi puettavassa elektroniikassa. Lämpösähköisen laitteen lämpötilan noususta uutettuun tehoon vaikuttavat laitteen johtavuus ja Seebeck-kerroin. Lukuarvo ilmaisee, kuinka paljon sähköjännitettä syntyy tietyllä lämpötilaerolla.
Ongelmana on, että Seebeck-kerroin ja johtavuus riippuvat toisistaan: Seebeck-kerroin putoaa, kun laite tehdään johtavammaksi. Jotta laite tuottaisi enemmän tehoa, pitäisi parantaa molempia ominaisuuksia.
Puolijohtavia materiaaleja pidetään yleensä parhaina ehdokkaina korkean suorituskyvyn termosähköisille laitteille. Tokion Metropolitan-yliopiston professori Kazuhiro Yanagin johtama ryhmä löysi kuitenkin epätodennäköisen voittajan "metallisten" hiilinanoputkien muodossa.
Toisin kuin puhtaasti puolijohtavien nanoputkien tapauksessa tutkijat havaitsivat, että he voisivat samanaikaisesti parantaa sekä metallisten nanoputkien johtavuutta että Seebeck-kerrointa.
Ryhmä osoitti lisäksi, että nämä ainutlaatuiset ominaisuudet syntyivät materiaalin yksiulotteisesta metallisesta elektronisesta rakenteesta. Lisäksi he pystyivät yhdenmukaistamaan metallisten hiilinanoputkien suunnan, saavuttaen antotehon, joka oli lähes viisinkertainen satunnaisesti suuntautuneiden puhtaiden puolijohtavien hiilinanoputkikalvojen arvoihin.
Korkean suorituskyvyn lämpösähköiset elementit voisivat mahdollistaa esimerkiksi sen, että omaa kehonlämpöä käytetään älypuhelimien virraksi. Erityisesti nämä laitteet olisivat omiaan puettavissa ja lääketieteellisissä sovelluksissa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 9.12.2019
Kun verkkojen välisten yhdyskäytävien toteuttamisessa ollaan siirtymässä enenevässä määrin yhdessä tapahtuvaan reunalaskennan ja tekoälyn hyödyntämiseen, yksi järjestelmäkomponentti tahtoo jäädä turhan vähälle huomiolle: ihmisen ja koneen välisen rajapinnan toteuttava laite. Näin voi käydä esimerkiksi käytettäessä laitekehikkoja tai tietokonekoteloita järjestelmäarkkitehtuuriin kuuluvien edge-solmujen tekoälytoimintojen sijoituspaikkoina, kirjoittaa Advantech artikkelissaan.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
