211service.com
Driewegtransistoren
Bron: Triple-mode single-transistor grafeenversterker en zijn toepassingen
Kartik Mohanram et al.
ACS Nano 4: 5532-5538
Drievoudige tijd: Deze versterker met enkele transistor, een strook grafeen die wordt doorkruist door metalen elektroden, doet met één transistor wat er nu veel nodig heeft.
Resultaten: Onderzoekers bouwden een eentraps grafeentransistorversterker en toonden aan dat deze drie functies in één kan vervullen: hij kan positieve lading, negatieve lading of beide tegelijk geleiden. Het apparaat kan een gegevensstroom coderen door de frequentie of de fase van een signaal te wijzigen - een taak waarvoor meestal meerdere transistors in een circuit nodig zijn.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van januari 2011
- Zie de rest van het probleem
- Abonneren
Waarom het uitmaakt: Eerder onderzoek naar grafeen was grotendeels gericht op hoe snel het elektrische lading geleidt; grafeentransistors zijn 10 of meer keer zo snel als siliciumtransistors. Het nieuwe werk laat zien dat ze ook andere voordelen hebben. Omdat een enkele grafeentransistor het werk kan doen van meerdere siliciumtransistors, zou grafeen kunnen worden geïntegreerd in compactere chips voor draadloze telecommunicatieapparatuur, zoals RFID-tags en Bluetooth-headsets.
Methoden: Onderzoekers van de Rice University veronderstelden dat een grafeentransistor met drie elektrische aansluitingen, de structuren die de stroom regelen en geleiden, op zo'n manier zou kunnen worden bediend dat de transistor zou schakelen tussen toestanden waarin hij positieve lading, negatieve lading en beide geleidt. Met behulp van standaardtechnieken voor het maken van grafeencircuits, hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Riverside, de circuits gefabriceerd door metalen elektroden en een off-chip-weerstand toe te voegen aan een klein stukje enkellaags grafeen. Tests toonden aan dat de resulterende eentrapsversterker zich gedroeg zoals voorspeld, schakelende toestanden wanneer verschillende spanningen werden toegepast. Het apparaat zou ook kunnen werken als een versterker bij veelgebruikte methoden voor het verzenden van gegevens via digitale modulatie van een referentiesignaal.
Volgende stappen: De onderzoekers proberen nu meerdere grafeentransistors te integreren in een circuit voor complexere toepassingen.
Meer vermogen per foton
Onderzoekers demonstreren een manier om meer energie in licht om te zetten in elektriciteit
Bron: Multiple Exciton Collection in een gevoelig fotovoltaïsch systeem
Bruce Parkinson et al.
Wetenschap 330: 63-66
Resultaten: Onderzoekers creëerden een zonnecel die in staat is meerdere elektronen te verzamelen voor elk geabsorbeerd hoogenergetisch foton, en ze slaagden erin om de elektronenoutput direct te meten.
Waarom het uitmaakt: Hoewel onderzoekers de hoeveelheid elektriciteit die zonnecellen kunnen produceren gestaag hebben verhoogd, worden ze geconfronteerd met fundamentele limieten die worden opgelegd door de fysica van het omzetten van fotonen in elektronen in halfgeleidermaterialen. Conventionele zonnecellen zetten slechts één golflengte van licht efficiënt om; of ze slagen er niet in om andere golflengten van licht te absorberen of ze gooien extra energie weg als warmte. De onderzoekers hebben aangetoond dat het mogelijk is om een deel van deze extra energie op te vangen door de energie in elk hoogenergetisch foton over te dragen aan meer dan één elektron. De aanpak kan worden gebruikt om ultra-efficiënte maar goedkope zonnecellen te produceren.
Methoden: Hoewel andere onderzoekers hadden bevestigd dat de energie van een foton op meer dan één elektron kan worden overgedragen, had niemand dit fenomeen direct in een zonnecel gemeten omdat de extra elektronen te kort leven. In dit geval gebruikten de onderzoekers echter halfgeleidende nanokristallen, kwantumdots genaamd, als het actieve zonnecelmateriaal, waarbij ze hun oppervlaktechemie wijzigden om een sterke binding tussen hen en een halfgeleidend oxidekristalsubstraat te creëren. Door de binding konden de elektronen snel van de kwantumstippen naar de halfgeleider bewegen, waar ze als stroom werden gemeten.
Volgende stappen: Het actieve materiaal in de quantum-dot-testcellen is zo dun dat bijna al het licht er ongeabsorbeerd doorheen gaat. De onderzoekers stellen voor om dit probleem op te lossen door een dunne laag ervan toe te voegen aan een extreem poreus materiaal met een groot oppervlak. De onderzoekers werken ook met verschillende soorten quantum dots die de potentie hebben om meer licht te absorberen en om te zetten.