Bilim İnsanları Dünya’daki Aşırı Isı ve Fazla Radyasyonu Elektriğe Dönüştürmenin Yolunu Buldular

Bilim insanları Dünya’daki aşırı ısı ve fazla radyasyonu elektriğe dönüştürmenin yolunu buldular. Fiziğin en tuhaf davranışlarından biri olan kuantum tünellemeye dayanan teknikte, atık veya kızılötesi yüksek frekanslı dalgalarla yayılan ısı özel bir anten yardımıyla elektriğe dönüştürülüyor. Saniyede kuadrilyon dalga sinyali doğrudan yüke dönüştürülüyor.

Dünya üzerinde gerçekten çok fazla atık ısı var, özellikle güneşten gelen pek çok ışın yer, denizler ve atmosfer tarafından emiliyor. Bu emilim sürekli bir kızılötesi radyasyon yayarak, her saniye milyonlarca gigawatt güç üretiyor. Fakat kızılötesi dalgalar çok kısa ve onlardan enerji elde etmek için süper ufak antenler gerekiyor.Araştırmacılara göre bu devrim kuantum tünelleme ile aşılabilir. “Bu kadar yüksek frekansta çalışabilecek bir ticari diyot yok. İşte bu nedenle kuantum tünellemeye döndük,”diyor baş araştırmacı KAUST’tan Atif Shamim.

Kuantum tünelleme bir parçacığın yeterli enerjiye sahip olmadan engeli aşmasını sağlıyor. Bu konuda en iyi örneklerden biri ise tepeye doğru yuvarlanan topun diğer tarafa geçmesi için gerekli enerjiye sahip olması gerekliliğidir. Klasik fizikte bu böyle işler. Fakat kuantum fiziğinde top tepeye doğru tünel açarak daha az enerjiyle karşıya geçebilir. Kuantumun temelindeki konumsal belirsizlik bunun temelidir. Peki kuantum tünelleme bize nano ölçekli antenler yapmada nasıl yardımcı olabilir. Metal –yalıtıcı-metal (MIM) diyotla elektronlar küçük bir bariyere ilerleterek  kızılötesi dalgaları akıma çevirebilir. Bilim insanları fiyonk şeklinde nanoanten yaparak , altın ve titanyumdan oluşan iki hafif metalik kol ve yalıtım filmiyle bir sandviç yaptı. Böylece tünelleme için gerekli olan elektrik alanı yoğunluğu  oluşturuldu. En zor olanın iki anten kolunun nano ölçekte sarılmasıydı.

Yeni üretilen bu MIM diyotu 0 voltaj gereksinimiyle, sadece gerektiğinde kızılötesi radyasyonu yakalayabiliyor. Normal solar paneller sadece küçük bir görünür ışık spektrumundan enerji sağlarken, kızılötesi ışınlardan yayılan fazla enerjinin kullanılması bu teknolojileri yeni bir basamağa taşıyabilir. Yine de antenin geliştirilmesinde gidilecek çok yol var, enerji verimliliği gibi. Yine de bu sadece başlangıç. Bu sayede yeni bir teknoloji devrimi doğuyor olabilir.