Itävaltalaisen Grazin teknisen korkeakoulun tutkijat kartoittavat radikaalisti uudenlaista lähestymistapaa materiaalien optisten ja sähköisten ominaisuuksien suunnitteluun. Simulaatioiden avulla he pyrkivät manipuloimaan uusien materiaalien sähköisiä ominaisuuksia.
- Sähköstaattisen suunnittelukonseptin perusidea on muuttaa puolijohteiden elektronisia tiloja dipolaaristen ryhmien periodisten järjestelyjen kautta. Näin pystymme paikallisesti manipuloimaan energiatasoja hallitusti. Emme yritä löytää keinoja ohittaa tällaisia vaikutuksia, jotka ovat väistämättömiä erityisesti rajapinnoilla. Pikemminkin otamme tarkoituksellisesti ne omiin käyttötarkoituksiimme, selittää tutkija Egbert Zojer.
Kokeissaan Zojerin tiimi on osoittanut, että energiasiirtymiä kerrosrakenteiden sisällä todella tapahtuu ja että varausten kulkua monokerroksisten kautta voidaan tarkoituksellisesti moduloida. Myös kaksiulotteisien materiaalien kuten grafeenin elektronitiloja voidaan ohjata kollektiivisella sähköstaattisella vaikutuksella.
Ryhmän työ osoittaa potentiaalia konseptin laajentamiselle myös kolmiulotteisiin materiaaleihin. He osoittivat, että yhteisen sähköstaattisen vaikutuksen kautta kolmiulotteinen materiaalin sisällä energiamaisemaa voidaan manipuloida siten, että spatiaalisesti rajattuja väyliä elektroneille ja aukoille voidaan toteuttaa.
- Tällä tavalla esimerkiksi varauksenkuljettajia voidaan erottaa ja materiaalin elektronisia ominaisuuksia voidaan suunnitella halutulla tavalla, toteaa Zojer.
Tämä on erityisen kiinnostavaa valosähköisille sovelluksille. Esimerkiksi orgaanisissa aurinkokennoissa käytetään kemiallisesti erilaisia rakennelohkoja eli luovuttajia ja akseptoreita erottamaan fotogeneroituneita elektroni-aukko pareja.
Ehdotetussa lähestymistavassa tarvittava energiatasojen paikallinen muutos syntyy polaaristen ryhmien periodisista järjestelyistä. Puolijohtavat alueet, johon elektronit ja aukot siirtyvät ovat kemiallisesti identtisiä. - Tällä tavoin voimme lähes jatkuvasti ja tehokkaasti hienosäätää energiatasoja vaihtelemalla dipolien tiheyttä, toteaa Zojer.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 16.5.2017
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.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
