Forscher entwickeln Einbahnstraße für Elektronen

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Forscher an der University of North Carolina in Chapel Hill haben eine Einbahnstraße für Elektronen geschaffen, die Geräten die Möglichkeit geben könnte, drahtlose Ultra-Hochgeschwindigkeitsdaten zu verarbeiten und gleichzeitig Energie für die Stromversorgung zu gewinnen.

Die Forscher taten dies, indem sie Silizium im mikroskopischen Maßstab so formten, dass ein Trichter, oder “Ratsche”, für Elektronen entstand.Diese Methode überwindet die Geschwindigkeitsbegrenzungen früherer Technologien, indem Schnittstellen entfernt werden, die dazu neigen, Geräte zu verlangsamen.

“Diese Arbeit ist aufregend, weil sie eine Zukunft ermöglichen könnte, in der Dinge wie Smartwatches mit niedrigem Stromverbrauch drahtlos mit den Daten aufgeladen werden, die sie bereits empfangen, ohne dass das Handgelenk einer Person jemals verlassen werden muss”, sagte James Custer Jr., ein Doktorand am UNC-Chapel Hill’s College of Arts & Sciences.Die Ergebnisse wurden am 10.

April in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Custer ist Hauptautor.

Er arbeitete mit Mitarbeitern der Duke- und Vanderbilt-Universitäten zusammen.Elektronen tragen elektrischen Strom, und sie kümmern sich normalerweise nicht um die Form des Drahtes, in dem der Strom fließt.

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Doch wenn die Dinge sehr klein werden, beginnt die Form zu zählen.

Die Trichter hier sind ultraklein, mehr als eine Million Mal kleiner als ein typischer elektrischer Draht.

Infolgedessen verhalten sich die Elektronen im Inneren wie Billardkugeln, die frei von den Oberflächen abprallen.

Die asymmetrische Trichterform bewirkt dann, dass die Elektronen bevorzugt in eine Richtung abprallen.

Tatsächlich sind die Elektronen gezwungen, einer Einbahnstraße zu folgen.Bei einer Gleichspannung (DC) lässt der Trichter den Strom leichter in Vorwärts- als in Rückwärtsrichtung fließen, wodurch eine elektrische Diode entsteht.

Wenn Wechselstrom (AC) angelegt wird, lässt die Struktur immer noch nur Strom in eine Richtung fließen, wobei sie sich wie eine Ratsche verhält und bewirkt, dass sich Elektronen auf einer Seite ansammeln.

Dieser Vorgang gleicht einem Steckschlüssel, der mit Hilfe von Ratschen eine physische Bewegung in nur einer Richtung erzeugt.Die Arbeit hat gezeigt, dass diese Elektronen-Ratschen “geometrische Dioden” erzeugen, die….

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