в

Квантовое туннелирование помогает получать электричество от тепла Земли

Саудовские ученые научились использовать физическое явление квантового туннелирования для превращения избыточного тепла Земли в электричество

Как работает квантовое туннелирование
Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии научились производить электричество из избыточного тепла Земли посредством квантового туннелирования. Квантовое туннелирование — это физическое явление, в котором элементарные частицы способны проходить через твердый барьер, сквозь который, согласно правилам классической механики, они обычно не могут пройти. Грубо говоря, это все-равно, как если бы вы прошли сквозь твердую стену в вашей квартире, не пользуясь дверью. Это кажется нереальной задачей, но в мире элементарных частиц и квантовой механики это возможно. Явление было теоретически предсказано в начале 20-го века и стало общепринятым научным фактом в середине 20-го века. Сегодня квантовое туннелирование играет важную прикладную роль в таких устройствах, как туннельный диод, квантовые вычисления и сканирующий туннельный микроскоп.

Как это работает

Новым его применением стало производство электричества, используя для этого тепло, излучаемое Землей. Устройство состоит из специально разработанной антенны, которая может идентифицировать это избыточное тепло как высокочастотные электромагнитные волны, а затем преобразует сигналы в электрический заряд. Видимое и невидимое излучение Солнца поглощается Землей, которая затем большую часть энергии возвращает обратно в атмосферу в виде инфракрасного излучения. Этот постоянный поток излучения является совершенно бесплатной энергией, которую мы попросту теряем. По оценкам ученых Земля постоянно излучает энергию, мощностью несколько миллионов гигаватт в секунду.

Квантовое туннелирование, диаграма

Поскольку длина инфракрасных волн слишком коротка, саудовские ученые из KAUST должны были разработать микроантенны, подходящие для улавливания этого тепла. Атиф Шамим, ведущий исследователь, так это комментирует:

«В мире нет коммерческого диода, который может работать на такой высокой частоте. Вот почему мы обратились к квантовому туннелированию».

С туннельным устройством, известным как диод со структурой металл-диэлектрик-металл, электроны могут проходить сквозь небольшой барьер, несмотря на отсутствие у них требуемой для этого энергии. И что самое важное, когда электроны все-таки где-то одалживают энергию (в прошлом, в будущем или в другом измерении) и проходят через барьер, то преобразуются в постоянный электрический ток.

Лаборатория университета KAUST в Саудовской Аравии
Ученые в лаборатории университета KAUST

Описанная технология может быть применена, например, для производства более эффективных солнечных панелей, которые в настоящее время собирают лишь небольшой процент потенциальной тепловой и световой энергии для генерирования электроэнергии. Несмотря на то, что ученым предстоит проделать еще много работы, потенциал их открытия огромен и его важность сложно описать словами. Оно может навсегда изменить глобальный рынок чистой энергии на Земле.

Источник: ScienceAlert.

Что Вы об этом думаете?

Комментарии

Оставьте ответ
  1. Капец, столько всего интересного в мире происходит. А квантовые эффекты вообще никто понять не может, но, тем не менее, они работают. Матрица, одним словом.

  2. Я, как гуманитарий, скажу вам совершенно откровенно: современная физика вставляет не хуже старого доброго косяка.

Добавить комментарий

Загружается…