ควอนตัมดอทลีพ

ความผิดหวังอย่างหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์คือแม้ว่าจะไม่มีค่าใช้จ่าย สะอาด และไม่มีวันหมด แต่เป็นความท้าทายที่สำคัญในการเก็บเกี่ยวอย่างมีประสิทธิภาพ ลองพิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อโฟตอนของแสงอาทิตย์กระทบเซลล์แสงอาทิตย์: พวกมันกระทบกับอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และส่งพวกมันไปตามทางในรูปของกระแสไฟฟ้า แม้ว่าโฟตอนจากแสงอาทิตย์จำนวนมากจะมีพลังงานเพียงพอในการปลดปล่อยอิเล็กตรอนหลายตัวตามทฤษฎี แต่โฟตอนเหล่านั้นแทบจะไม่เคยปลดปล่อยออกมามากกว่าหนึ่งตัว

เปลี่ยนจากแหล่งพลังงานแบบเดิมมาเป็นพลังงานแสงอาทิตย์ 

นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กหรือควอนตัมดอท เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานที่สูญเสียไปโดยเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน ในขณะที่นักวิจัยพยายามใช้ประโยชน์จากเศรษฐกิจที่เพิ่งค้นพบนี้ พวกเขากำลังทะเลาะกันว่าฟิสิกส์ควอนตัมจะอธิบายได้อย่างไร

ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ JE SMITH/LOS ALAMOS

ปูด้วยตะกั่ว กราฟขนาดเล็กของอิเล็กตรอนเผยให้เห็นอาร์เรย์ที่แสดงสีผิดๆ ของจุดควอนตัมทรงกลมและลูกบาศก์ที่ทำจากตะกั่วเซเลไนด์และตะกั่วเทลลูไรด์

A. NORMAN, S. AHRENKIEL, A. HICKS, J. MURPHY/NREL

ฟิสิกส์ที่ซับซ้อนที่อยู่เบื้องหลังข้อจำกัดดังกล่าวสรุปได้ว่า อิเล็กตรอนที่หลุดจากการดูดซับโฟตอนมักจะชนกับอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง แต่เมื่อเป็นเช่นนั้น ก็มีโอกาสน้อยที่จะปล่อยอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งให้เป็นอิสระมากกว่าที่จะสร้างการสั่นสะเทือนของอะตอมที่ทำให้พลังงานส่วนเกินของอิเล็กตรอนสูญเปล่าไปกับความร้อน

หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ

หัวข้อข่าวและบทสรุปของบทความข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุด ส่งถึงกล่องจดหมายอีเมลของคุณทุกวันศุกร์

ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา ขีดจำกัดของอิเล็กตรอนหนึ่ง

ตัวต่อโฟตอนของดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะเป็นความจริงที่น่าเสียใจของฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม ในการทดสอบล่าสุดของเซมิคอนดักเตอร์บิตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่นาโนเมตร หรือที่เรียกว่าผลึกนาโนหรือควอนตัมดอท นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่พบว่าโฟตอนในพลังงานแสงอาทิตย์มักปล่อยอิเล็กตรอนหลายตัวออกมา

จำนวนที่ตั้งไว้จะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของจุดและขนาดของมันตามกลไกควอนตัม การทดลองเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับจุดควอนตัมลีดเซเลไนด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นาโนเมตรได้ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจนถึงปัจจุบัน: โฟตอนที่แสงอัลตราไวโอเลต—แม้ว่าจะพบที่ความยาวคลื่นเพียงเล็กน้อยในแสงแดด—ปล่อยอิเล็กตรอนเจ็ดตัวออกมาทีละตัว

อดีตคืออารัมภบท

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2465 เราได้กล่าวถึงการค้นพบใหม่ ๆ ที่กำหนดรูปแบบการรับรู้ของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโลก นำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในวันพรุ่งนี้มาสู่บ้านของคุณโดยสมัครวันนี้

ติดตาม

นักวิจัยกล่าวว่าการก้าวกระโดดในการผลิตอิเล็กตรอนอาจนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ครั้งใหญ่ นั่นคือหากสามารถเก็บเกี่ยวอิเล็กตรอนเหล่านั้นจากเซลล์ได้ จนถึงตอนนี้ หลักฐานจากเซลล์แสงอาทิตย์ต้นแบบและเครื่องตรวจจับด้วยแสงแสดงให้เห็นว่าผลกระทบที่เพิ่งค้นพบนี้สามารถปรับปรุงเอาต์พุตพลังงานของเซลล์ได้อย่างแท้จริง

Richard D. Schaller จาก Los Alamos (NM) National Laboratory กล่าวว่า “มันไม่ใช่แค่ฝันลมๆ แล้งๆ ที่จะคิดเกี่ยวกับ [ผลคูณ] ที่ให้ประโยชน์ที่แท้จริงแก่คุณในอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์” Richard D. Schaller จาก Los Alamos (NM) National Laboratory กล่าว เทคโนโลยีอื่นๆ ที่อาจได้รับประโยชน์ ได้แก่ เลเซอร์ที่ทำงานที่ความยาวคลื่นที่เป็นประโยชน์ ซึ่งวัสดุอื่นๆ ไม่สามารถบรรลุได้ และเครื่องแยกน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง (SN: 10/30/04, p. 282: มีให้สำหรับสมาชิกที่Solar Hydrogen )

ในขณะที่ศักยภาพเชิงปฏิบัติของเอฟเฟกต์ใหม่นั้นชัดเจน แต่วิธีการที่โฟตอนจากแสงอาทิตย์ให้อิเล็กตรอนจำนวนมากนั้นไม่ใช่ ในการโต้วาทีอย่างเผ็ดร้อน นักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าสิ่งที่ไม่เคยเห็นมาก่อนของควอนตัมเชิงกลจะต้องก่อตัวขึ้นในแต่ละควอนตัมดอทโดยสังเขป คนอื่นแย้งว่ากระบวนการที่เข้าใจดีอยู่แล้วสามารถอธิบายถึงเอาต์พุตหลายอิเล็กตรอนได้

“สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่นี่คือผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด” Arthur J. Nozik จาก National Renewable Energy Laboratory (NREL) ในเมือง Golden, Colo กล่าว “นี่เป็นฟิสิกส์ใหม่ที่น่าสนใจมาก”

Agnihotri ตั้งข้อสังเกตว่าจำเป็นต้องมีการศึกษาในอนาคตเพื่อพิจารณาว่ายามีประโยชน์ต่อสุขภาพที่ช่วยชีวิตหรือไม่และคุ้มค่าหรือไม่ ปัจจุบันการฉีดแต่ละครั้งมีค่าใช้จ่ายหลายร้อยดอลลาร์ Agnihotri กล่าวว่าประโยชน์ของการรักษาจะหายไปอย่างรวดเร็วเมื่อผู้ป่วยเปลี่ยนไปใช้ยาหลอก ดังนั้นการรักษาอย่างต่อเนื่องจึงมีความจำเป็นเพื่อบรรเทาอาการของผู้ป่วยอย่างถาวร Agnihotri กล่าว

Ferrucci กล่าวว่าจะต้องใช้การทดลองขนาดใหญ่เพื่อให้เหตุผลว่ามีการใช้ erythropoietin อย่างกว้างขวางเพื่อรักษาผู้สูงอายุที่เป็นโรคโลหิตจาง ถึงกระนั้นเขาก็กล่าวว่า “มันไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบกว้างๆ”

ผู้สูงอายุจำนวนมากสร้าง erythropoietin ในปริมาณที่มากกว่าปกติ แต่ไขกระดูกของพวกเขาไม่ตอบสนองโดยการสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงมากเท่าที่ควร Ferrucci แนะนำว่าการอักเสบเรื้อรังช่วยลดการตอบสนองของไขกระดูกต่อฮอร์โมน

สถาบันสุขภาพแห่งชาติสองสาขาในเมืองเบเธสดา รัฐแมริแลนด์ เมื่อเดือนสิงหาคมปีที่แล้วได้เสนอแรงจูงใจสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม NIA และ National Heart, Lung and Blood Institute วางแผนที่จะให้ทุนสนับสนุนการวิจัยสูงถึง 10 ล้านดอลลาร์ในระยะเวลา 4 ปี

“เป้าหมายของโปรแกรมนี้คือเพื่อพัฒนาความรู้ของเราเกี่ยวกับโรคโลหิตจางที่หาสาเหตุไม่ได้นี้ เพื่อพยายามหาสาเหตุว่าเหตุใดจึงเกิดขึ้นกับผู้สูงอายุบางคนและไม่เกิดกับคนอื่น ๆ [และ] เพื่อพัฒนาวิธีการรักษาที่ดีขึ้น” Susan G. Nayfield กล่าว หัวหน้าสาขาผู้สูงอายุ สนช.

สถาบันได้รับข้อเสนอการวิจัยมากกว่า 2 โหล Nayfield กล่าว ด้วยขอบเขตของโรคโลหิตจางในผู้สูงอายุที่เห็นได้ชัด นักวิจัยในสาขานี้จึงพร้อมที่จะมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่ต้องทำกับมัน

credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> UFABET เว็บตรง