Suurin osa maahan tulevasta auringonvalosta imeytyy maan pintoihin, valtameriin ja ilmakehään. Tämän lämpenemisen seurauksena infrapunasäteilyä emittoituu kaikkialla ympärillämme 24 tuntia vuorokaudessa. King Abdullah University of Science and Technologyn (KAUST) tutkijat ovat kehittäneet rektennan, joka voi hyödyntää tätä energiaa muuntamalla sen aaltosignaalia hyödylliseksi sähköksi.
Koska infrapunaemissioilla on hyvin pienet aallonpituudet, ne tarvitsevat nanokokoisia antenneja. Tunnelointipiirit, kuten metalli-eristin-metalli (MIM) -diodit, tasasuuntaavat infrapuna-aaltoja virraksi siirtämällä elektroneja nanokokoisen esteen kautta.
Tunneloitavien voimakkaiden kenttien tuottamiseksi tarvitaan rusettimaista nanoantennia, jossa on ohut eristävä kalvo kahden hieman päällekkäin menevän metalliosan väliin.
Tutkijoiden mukaan valitsemalla metalleja joilla on erilaiset työfunktiot uusi MIM-diodi voi napata infrapuna-aaltoja nollajännitteellä. Kyse on passiivisesta ominaisuudesta, joka kytkee laitteen vain tarvittaessa. Infrapuna-altistuksella tehdyt kokeet paljastivat, että rusetti onnistui keräämään energiaa yksinomaan säteilystä eikä lämpövaikutuksista, mikä ilmenee polarisaatiosta riippuvasta antojännitteestä.
Georgia Techin tutkijaryhmä, joka esitteli oman optisen rektennan vuonna 2015, raportoi nyt kaksinkertaistaneensa rakenteen tehokkuuden ja siirtymisestä ilmalle vakaisiin diodimateriaaleihin. Tutkijoiden suunnitelma koostuu hiilinanoputkiantennista ja dioditasasuuntaajasta.
Optiset rektennat toimivat kytkemällä valon sähkömagneettikenttä antenniin, tässä tapauksessa moniseinämäisten hiilinanoputkien joukkoon, joiden päät on avattu. Sähkömagneettinen kenttä luo värähtelyä antennissa, jolloin syntyy vaihteleva elektronien virta. Kun elektronivirta saavuttaa huippunsa antennin toisessa päässä, diodi sulkeutuu kaapaten elektronit ja avautuu uudelleen, jotta kaapata seuraava värähtelyn. Tämä luo virtavuon.
Saadakseen rakenteen kestämään normaalia ympäristöilmaa he päätyivät aluminaa (Al2O3) ja hafniumdioksidia (HfO2) sisältävän kaksikerroksisen materiaalin kannalle. Uuden yhdistelmän kanssa valmistetut rektennat ovat pysyneet toiminnassa jo vuoden.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 13.2.2018
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.
