Фізик зі Швейцарії створить квантовий генератор, який перетворює тепло на електрику

Швейцарські федеральні лабораторії матеріалознавства та технологій (EMPA) працюють над створенням першого у світі електрогенератора з використанням квантових точок. Про такий проєкт повідомляє сайт Phys.org.

За останні роки кілька наукових груп довели, що процес перетворення відпрацьованого тепла на електрику можна значно покращити завдяки квантовим технологіям.

Фізику Мікаелю Перріну вдалося "змусити" графенові нанострічки поводити себе подібно до квантових точок за -123 градусів Цельсія (ця температура значно вища за ту, при якій проводилися ранні тести). Найближчими роками вчений планує створити мініатюрний генератор на чипі, який зможе не лише перетворювати тепло на електроенергію, а й охолоджувати пристрої.

Машини та електронні пристрої часто виділяють відпрацьоване тепло, яке пропадає даремно, хоча може бути стійким та екологічним джерелом електроенергії, нехай і в невеликих кількостях. На думку дослідників, така технологія ідеально підійде для малопотужної електроніки, що носиться, або пристроїв інтернету речей, таких як датчики різного призначення.

Термоелектричні генератори, пристрої, що виробляють електрику за рахунок різниці температур, вже існують, але їхня ефективність вкрай низька. Для більшої кількості електроенергії потрібні матеріали, які можуть одночасно проводити багато електроенергії і мало тепла — ці вимоги часто виключають одна одну.

Вирішенням проблеми можуть стати квантові точки, які в ролі енергетичних фільтрів. У попередніх дослідженнях учені досягли підвищення ефективності перетворення енергії — деякі з них навіть наблизилися до максимальних показників, які припускаються законами термодинаміки. Головною перешкодою стала температура, адже квантові двигуни можуть працювати лише за -273,15 за Цельсієм.

Дослідники з Empa мають намір створити квантовий генератор, який працює за кімнатної температури. Мікаель Перрін отримав два гранти і продовжить свої дослідження в лабораторії, де є найсучасніше обладнання для визначення термоелектричних характеристик квантових теплових двигунів. Розмір графенових стрічок становить усього кілька нанометрів, тому потрібно вигадати спеціальні технології їх виготовлення — цим займаються фахівці Центру нанотехнологій Бінніга та Рорера в Дослідницькому центрі IBM у Рюшліконі. Крім того, потрібні спеціальні системи для вимірювання ефективності перетворення енергії.

Раніше вчені із США здійснили прорив у квантових обчисленнях, створивши унікальні нанострічки. Фізики стверджують, що завдяки їхньому новому матеріалу квантові комп'ютери зможуть працювати за більш високих температур. Вони вигадали технологію, яка робить стрічки ще більш тонкими.

Писали також, що в Німеччині запустили квантовий комп'ютер Advantage з понад 5 тис. куб. Спеціальна будівля захищає систему від вібрацій, які можуть перервати обчислення, а вчені з усього світу зможуть скористатися технологією у вигляді хмарного сервісу.