Квантовые точки позволят превратить назад в энергию тепло, вырабатываемое электроникой

Новое устройство, основанное на крошечных флуоресцентных кристаллах, известных под названием квантовых точек, может поглотить тепло, вырабатываемое при работе электронных компонентов, и превратить его назад в электрическую энергию. Такие возможности этих устройств не только позволят избавиться от необходимости использования дорогостоящих систем охлаждения, их применение позволит увеличить общую эффективность электроники, вернув в процесс работы некоторое количество энергии, которая без этого была бы просто утеряна.

Квантовые точки — это полупроводниковые кристаллы, состоящие всего из нескольких десятков атомов. Из-за их таких малых размеров эти точки, поглощая энергию в каком-нибудь виде, в том числе и тепловую, способны вернуть ее только в одном виде — в виде излучаемого ими света. Такая способность квантовых точек достаточно широко используется компаниями Samsung, Hisense, Sharp, LG и другими, которые выпустили несколько новых разновидностей дисплеев и экранов для телевизоров на основе квантовых точек.

Однако, квантовые точки способны преобразовывать поглощаемую ими энергию и в электрический ток, что продемонстрировали в прошлом году исследователи из Массачусетского технологического института. Но в прошлых исследованиях такая способность использовалась для увеличения эффективности солнечных батарей. Сейчас же, исследователи из Вюрцбургского университета (University of Wurzburg), Германия, и университета Св. Эндрюса (University of St. Andrews), Шотландия, создали микроскопическое устройство на основе квантовых точек, которое может произвести электрический ток, поглощая ненужное тепло, вырабатываемое работающими электронными схемами. К сожалению, особенности функционирующих квантовых точек не позволяют получить на выходе стабильный поток энергии, в виде фиксированного напряжения и тока, эти две величины колеблются в абсолютно случайном порядке.

Однако, проблема нестабильности тока, вырабатываемого квантовыми точками, была решена при помощи изобретения еще одного устройства-выпрямителя, которое преобразует переменный ток в постоянный ток. В основе этого выпрямителя лежат две двойные квантовые точки, сделанные из арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия. Одна точка, связанная с горячей электронной схемой, вырабатывает переменный электрический ток, в то время, как вторая двойная точка преобразует переменный ток в постоянный, обеспечивая несколько пиковатт мощности.

Исследователи полагают, что подобный подход может использоваться для сбора энергии и ее повторного использования на наноуровне отдельных компонентов или групп компонентов электронных чипов. И, естественно, такая рекуперация энергии может оказать огромную пользу в случае автономных электронных устройств или устройств с высокими показателями эффективности и энергосбережения.