Elektrik Üretiminde Devrim: Kuantum Tünelleme

kuantum tünelleme elektrik

Suudi Arabistan’da bulunan King Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (KAUST) araştırmacıları, Dünya’daki fazla ısı ve radyasyonu kuantum tüneliyle elektriğe dönüştürecek sistem geliştirdi.

Kuantum tünelleme adı verilen fiziksel yöntem sayesinde, kızılötesi ısı atığı özel bir anten yardımı ile elektriğe dönüştürülebiliyor.

kuantum tünelleme

Yeni kavramı daha basit bir dille anlatmak gerekirse; Dünya’ya güneş tarafından sürekli olarak enerji ulaşıyor. Gezegenimize çarpan güneş ışınları, yeryüzü, denizler, okyanuslar ve atmosfer gibi çeşitli yüzeyler tarafından emiliyor ve süreç boyunca kızılötesi ışınım ile söz konusu yüzeyler ısınıyor. Saniyede milyonlarca gigawatt gücünde ısı enerjisi yani kızılötesi ışınım kullanılamadan boşa harcanıyor.

Sözü edilen miktar azımsanmayacak boyutlarda. Öyle ki, bu kızılötesi ışınımların elektrik enerjisine çevrilmesi başarıldığı takdirde dünyanın enerji ihtiyacını karşılamada yüzyılın buluşu olabileceği belirtiliyor.

 
kuantum tünelleme elektrik üretimi
Ancak kızılötesi dalgaların boyutları oldukça kısa ve bu dalgalardan enerji elde etmek için mikro ölçekli ufak antenlere ihtiyaç var. Araştırmacılar bu sorunun kuantum tünelleme ile aşılabileceğini belirtiyor.

KAUS araştırmacısı Atif Shamim, “Bu kadar yüksek frekansta çalışabilecek bir ticari diyot bulunmadığından kuantum tünelleme kullandık,”diyor.

Kuantum tünelleme bir parçacığın yeterli enerjiye sahip olmaksızın engeli aşmasını sağlıyor. 

Metal –yalıtıcı-metal (MIM) diyot adı verilen tünelleme cihazı, elektronları bariyerden geçirebiliyor ve kızılötesi dalgaları akıma çevirebiliyor.

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.

KAUST’un araştırmacılarından Gaurav Jayaswal, “En zorlandığımız kısım, iki anten kolunun nano boyutlarla örtüşmesiydi ve bu da çok hassas hizalama gerektiriyordu. KAUST’un nanofabrikasyon tesisindeki ileri teknolojik araçlar sayesinde bu zorluğun üstesinden gelmiş olduk.” diyor.

MIM diyotu ayrıca, hiç elektrik enerjisi kullanmadan, kızılötesi ışınımı başarıyla yakalayabiliyor.

Teknoloji, halihazırda elektrik enerjisi için mevcut olan potansiyel ısı ve ışık enerjisinin yalnızca küçük bir yüzdesini değerlendiren güneş panellerine uygulanabilir. Geleneksel güneş panelleri görünür ışık spektrumunun çok küçük bir bölümünden enerji sağlarken, kızılötesi ışınlardan yayılan fazla enerjinin kullanılması bu teknolojileri yeni bir basamağa taşıyabilir.

Ancak teknik kısıtlamalar ve bazı sorunların çözülmesi ile birlikte sistemin tüketiciler için uygun hale getirilmesi gerekiyor.

Kaynak: ScienceAlert

Yazar Hakkında

Pınar Eşkin

Çevre Mühendisi, doğa aşığı, Ekolojist.net kurucusu.

Düşüncelerinizi Paylaşın