أسلاك نانوية من السليكون تحصد الطاقة الحرارية المتولدة في الدوائر الإلكترونية
المركز العلمي للترجمة: تولد الأجهزة الإلكترونية بقع حرارية تسبب انخفاض كفاءة الأجهزة والكثير من الباحثين ركزوا اهتمامهم على تطوير طرق لتبريد هذه الأجهزة وتبديد الحرارة المتولدة أو بطريقة افضل فكر علماء في تحويل الحرارة إلى كهرباء باستخدام التأثير الكهربي الحراري thermoelectric effect – حيث ان التدرج الحراري يتسبب في حركة حاملات الشحنة. ولكن المحاولات السابقة تعرضت للفشل بسبب ان المواد المستخدمة لم تكن متوافق مع التكنولوجيا المستخدمة لبناء دوائر كهربية متكاملة مثل أشباه الموصلات أكاسيد المعادن المتممة والتي تعرف بـ CMOS.
الباحث Navab Singh وأخرين في معهد ASTAR للإلكترونيات الميكروية والجامعة الدولية في سنغافورة تمكنوا الأن من توليد كهرباء حرارية على المقياس النانوي باستخدام مصفوفة أسلاك نانوية من السليكون. مع العلم ان تجارب سابقة لم تنجح بسبب انخفاض الأداء على المقياس العادي ولكن الأمر مختلف على المقياس النانوي.
أسلاك السليكون النانوية تمتلك خواص كهربية حرارية افضل من المادة الأصلية بسبب امتلاكها لموصلية حرارية منخفضة. يشرح الباحث Singh قائلا ان المبردات الكهربية الحرارية وحاصدات الطاقة يمكن تصنيعها باستخدام أسلاك السليكون النانوية بتكلفة منخفضة وعلى مقياس كبير وبكفاءة عالية.
قام الباحثون ببناء مولد حراري كهربي نانوي من خلال توصيل سطحين معدنيين باستخدام أسلاك سليكون نانوية من النوع n، بحيث ان الإلكترونات الإضافية تحمل الشحنة والأسلاك النانوية من النوع p حيث تكون حاملات الشحنة هي الفجوات الناتجة عن فقدان الإلكترونات (انظر الصور) . والتحدي الأكبر لنجاح هذه الفكرة هو توصيل الأسلاك النانوية بالسطحين المعدنيين للسماح بتوصيل بمقاومة منخفضة للحصول على افضل أداء كهربي حراري. ولعمل هذا قاموا بتطوير تقنيات جديد لتصنيع CMOS إلا ان مقاومة التوصيل لازالت مرتفعة ويتطلب الأمر المزيد من الأبحاث لتخفيضها.
يمكن استخدام مولدات الكهرباء المعتمدة على الحرارة في أجهزة ذات طاقة ذاتية تعمل ضمن أجزاء من الدوائر الإلكترونية وشحن بطاريات لأجهزة متنقلة وليزر أشباه الموصلات والكواشف الضوئية وفي نفس الوقت توفر أنظمة تبريد وتعزز كفاءة الأجهزة الإلكترونية
كما ويمكن استخدامها في العلوم الطبية لتوفير الطاقة للأجهزة التي تزرع في جسم الإنسان فهي صغيرة الحجم وتستمر بالعمل لفترات طويلة جدا كما يمكنها ان تستخلص الحرارة من جسم الإنسان أو المحيط الخارجي وتحولها لكهرباء.
المصدر:
http://www.physorg.com/news/2011-11-tiny-silicon-nanowire-harnesses-energy.html
