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Volitronics-Erfolg

13.04.2016

Physiker haben gelernt, in den Tälern zweidimensionaler Halbleiter Elektronen zu erzeugen und zu steuern.

In den letzten Jahrzehnten haben Forscher aus verschiedenen Ländern aktiv nach einem Ersatz für traditionelle Elektronik gesucht, der auf der Verwendung einer Elektronenladung basiert. Sie versuchen, den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung elektronischer Geräte aufgrund des Flusses elektrischer Ströme zu reduzieren und ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Die bekannteste alternative Richtung ist die Spintronik, die eine weitere Eigenschaft von Elektronen nutzt - den Spin.

Weitaus weniger bekannt ist ein anderes Forschungsgebiet – die Volleytronik (Valleytronics). Es basiert auf der Tatsache, dass einige Halbleiter mehrere Minima der zulässigen Energie von Leitungselektronen (in der Sprache der Bandtheorie - Minima des Leitungsbandes) aufweisen, die Physiker Täler nennen. Der englische Name Valleytronics wird ähnlich wie Spintronik aus zwei Wörtern Valley (Tal) und Elektronik (Elektronik) gebildet.

Das Vorhandensein solcher Täler macht es möglich, Informationen zu codieren, indem man ein Elektron in eines von ihnen platziert. In Kombination mit dem Spin können Sie so die Möglichkeiten der Codierung von Informationen in Geräten erheblich erweitern. Separat entsprechen zwei Spinwerte oder zwei Täler einer Information – sie lassen sich mit 0 und 1 vergleichen. Aber zwei Täler, in denen die Elektronenspins unterschiedliche Werte annehmen können, sind bei einer Zwei-Bit-Aufbau-Codierung schon vier Werte. Und wenn Sie eine Gebühr hinzufügen, können Sie acht Werte codieren. Volitronics verspricht wie Spintronik schnellere Reaktionszeiten, höhere Störfestigkeit und geringeren Stromverbrauch. Allerdings wird die Herstellung solcher Vorrichtungen in der Praxis durch die Schwierigkeit behindert, Elektronen zu handhaben, um sie in Täler zu platzieren und sie dort zu kontrollieren.

Forscher in den Vereinigten Staaten und China berichteten, dass sie zum ersten Mal in der Lage waren, Elektronen in den Tälern eines zweidimensionalen Halbleiters zu erzeugen und zu kontrollieren, der eine Schicht aus Übergangsmetall-Dichalkogenid (TMDC) ist. Dazu nutzten sie die elektrische Übertragung (Injektion) seines Spins von einem daran befestigten ferromagnetischen Halbleiter. Vor allem gelang es ihnen, Ladungsträger nur in einem der beiden Täler zu platzieren. Dank des Phänomens der Elektrolumineszenz strahlten die Täler dann polarisiertes Licht mit unterschiedlichen zirkularen Polarisationen aus, was die Physiker vom Erfolg der Operation überzeugte.

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

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Er stellte klar, dass es derzeit Software gibt, die es ermöglicht, gesuchte Personen automatisch anhand von Videobildern zu identifizieren und potenzielle Rechtsverletzer anhand des Verhaltens zu identifizieren. Gleichzeitig sei die flächendeckende Installation von Videokameras, die es erlaube, Fahndungsbürger zu erkennen, unangemessen, da dafür ein "Rechenzentrum" notwendig sei.

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