Tokion yliopiston professori Yoshihiro Iwasan tutki kansainvälisen fyysikkoryhmän kanssa erikoispuolijohteisen nanoputken mahdollisia toimintoja, kun hänellä sytytti. Välähdyksen tuloksena oli lopulta uudenlainen nanoputki, joka generoi sähkövirtaa valosta.
Iwasa loistatti laserilla valoa nanoputkelle ja havaitsi jotain kiinnostavaa. Tietyt aallonpituudet ja valon intensiteetit indusoivat virran nanoputkessa.
- Materiaali tuotti sähköä, kuten aurinkopaneelit, mutta eri tavalla. Yhdessä Max Planckin tutkimuslaitoksen tutkijatohtori Yijin Zhangin kanssa osoitimme ensimmäistä kertaa, että nanomateriaaleilla aurinkopaneeleista voi tehdä nykyistä parempia, Iwasa toteaa.
Virtaa aiheuttava nanoputki on valmistettu volframidisulfidiin perustuvan puolijohdemateriaalin rullatuista levyistä (WS2). Levyt eivät aiheuta virtaa valon läsnä ollessa, ellei niitä ole valssattu putkiksi. Esiin tullut käyttäytyminen ei ole luontainen materiaalille, ennen kuin sitä muutetaan. Mielenkiintoista on se, miten se eroaa olemassa olevista fotosähköisistä materiaaleista.
Yleensä pn-liitokseen perustuva valosähkö on parantanut tehokkuuttaan niiden löytymisestä kuluneen 80 vuoden kuluessa. Aurinkokennomateriaalit ovat kuitenkin lähellä teoreettisia rajojaan.
WS2-nanoputket eivät ole riippuvaisia materiaalien välisistä liitoksista saavuttaakseen valosähköisen vaikutuksen. Kun ne altistuvat valolle, ne synnyttävät virran läpi koko niiden rakenteen. Tätä kutsutaan bulkkivalosähköiseksi vaikutukseksi (BPVE). Se tapahtuu, kun WS2-nanoputki ei ole symmetrinen, jolloin indusoituvalla virralla on edullisin suunta.
- WS2-nanoputkea ei voi vielä verrata pn-liitosmateriaalien tuottamaan potentiaaliin. Tämä johtuu siitä, että laite on nanoskooppinen ja sitä on vaikea tehdä suuremmaksi. Mutta se on mahdollista ja toivon, että kemistit inspiroituvat tästä haasteesta, Iwasa toivoo.
Pitkällä aikavälillä tutkijat toivovat, että tällainen materiaali voisi mahdollistaa tehokkaampien aurinkopaneelien valmistuksen. Mutta lähitulevaisuudessa odotettavissa olevat koon rajoitukset huomioon ottaen on todennäköisempää, että sitä käytetään muissa sovelluksissa, kuten aiempaa herkemmissä optisissa tai infrapuna-antureissa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 4.7.2019
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.
