เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ฉนวนทอพอโลยีได้รับการบิดเป็นชั้น

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย East China Normalในเซี่ยงไฮ้พบหลักฐานชิ้นแรกในการปิดช่องว่างแถบอิเล็กทรอนิกส์ในตระกูลวัสดุชั้นที่เรียกว่าฉนวนทอพอโลยีสามมิติ นักวิจัยได้รับผลลัพธ์นี้ด้วยเทคนิค epitaxy ของลำแสงโมเลกุลที่ช่วยให้พวกเขาสามารถจัดชั้นของวัสดุเมื่อโตขึ้น งานนี้สามารถช่วยในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นที่ทำจากวัสดุเหล่านี้และอาจเปิดเส้นทางใหม่

ในการค้นหาสถานะแปลกใหม่ที่เป็นไปได้ในระบบเหล่านี้

ภายในไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้พัฒนาวิธีการจัดการกับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุสองมิติโดยการบิดชั้นบาง ๆ ที่เป็นอะตอมของพวกมันด้วยความเคารพซึ่งกันและกัน เทคนิคนี้เรียกว่า “twistronics” แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกในกราฟีน (แผ่นคาร์บอน 2 มิติ) และได้ขยายไปสู่วัสดุ 3 มิติ เช่น ฉนวนทอพอโลยีในงานของทีมเซี่ยงไฮ้

เช่นเดียวกับกราฟีน ฉนวนทอพอโลยี 3 มิติสามารถโฮสต์โครงสร้างวงดนตรีที่ผิดปกติซึ่งเรียกว่า “กรวย Dirac” ซึ่งช่วยให้ตัวพาประจุทำหน้าที่เหมือนอนุภาค Dirac ที่ไม่มีมวล 2 มิติ ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเดินทางผ่านวัสดุด้วยความเร็วสูงมาก การเคลื่อนที่ที่มีประจุสูงเช่นนี้หมายความว่าทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่ใช้วัสดุใหม่เหล่านี้อาจเร็วกว่าและประหยัดพลังงานมากกว่าที่ทำจากวัสดุทั่วไป

ในฉนวนทอพอโลยี กรวย Dirac เกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุในสถานะอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ สถานะ QSH เหล่านี้สามารถ “ไฮบริด” และเปิดช่องว่างของวงดนตรี โดยเปลี่ยนวัสดุฉนวนในขั้นต้นให้เป็นตัวนำไฟฟ้า ช่องว่างแถบนี้คาดว่าจะปิดขึ้นอีกครั้ง แต่ “การเปลี่ยนเฟส” ทอพอโลยีไม่เคยถูกสังเกตจากการทดลองมาก่อน

บิดหลายชั้นในงานของพวกเขา Yeping Jiang และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาตัวอย่างพลวงเทลลูไรด์ที่บางเฉียบ (Sb 2 Te 3 ) สารประกอบนี้ประกอบด้วยสแต็คของชั้น quintuple ที่ยึดเข้าด้วยกันโดยปฏิกิริยา van der Waals ที่อ่อนแอ มันสามารถแยกออกเป็นฟิล์มสองสามชั้นหรือแม้แต่ชั้นเดียวที่สามารถซ้อนกันได้เช่นเดียวกับกราฟีนในลักษณะที่ควบคุมได้เพื่อสร้างโครงสร้างที่บิดเบี้ยว ในกรณีของ monolayers อิเล็กตรอน Dirac ที่ไม่มีมวล 2D จะปรากฏที่พื้นผิวด้านบนและด้านล่างของชั้น

นักวิจัยใช้เทคนิค epitaxy ของลำแสงโมเลกุลเพื่อปลูกโครงสร้าง Sb 2 Te 3ที่มีสามชั้นดังกล่าว ข้อดีของเทคนิคนี้คือช่วยให้พวกเขาสามารถบิดมุมระหว่างชั้นในแหล่งกำเนิด – นั่นคือในระหว่างการเติบโต

การเติบโตของฉนวนทอพอโลยีที่มีโครงสร้างนาโนเร่งขึ้น

ต้องขอบคุณการสแกนการวัดด้วยสเปกโตรสโกปีของอุโมงค์ พวกเขาพบว่าฟิล์มของพวกเขามีช่องว่างไฮบริไดเซชันที่แท้จริงที่ 60 meV ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะทำให้การเปลี่ยนเฟสทอพอโลยีเป็นประเภทที่พวกเขาต้องการได้ พวกเขายังสังเกตลายเซ็นของการปิดช่องว่างวงอิเล็กตรอนสำหรับมุมบิดบางมุม พวกเขากล่าวว่างานในอนาคตของพวกเขาจะมุ่งเน้นไปที่ระบอบการปิดช่องว่างเพื่อให้ได้หลักฐานที่ชัดเจนมากขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงระยะนี้

“ตามความรู้ที่ดีที่สุดของเรา การทดลองของเราคือการทดลองครั้งแรกเพื่อสร้างโครงสร้างบิดเบี้ยวของฉนวนทอพอโลยีโดยใช้ เทคนิค ในแหล่งกำเนิด ” Jiang กล่าวกับPhysics World “งานของเราหวังว่าจะช่วยให้เราสามารถค้นหารัฐที่แปลกใหม่ที่เป็นไปได้ในระบบเหล่านี้”

ในหลายพื้นที่ของโลก การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเติบโตของประชากรทำให้ความต้องการแหล่งน้ำจืดมีปริมาณมาก ในพื้นที่ชายฝั่งทะเลบางแห่ง การแยกเกลือออกจากน้ำกร่อยหรือน้ำทะเลเพื่อเปลี่ยนให้เป็นน้ำจืด มีการใช้มากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการ อันที่จริง ปัจจุบันมีโรงงานกลั่นน้ำทะเลประมาณ 16,000 แห่งทั่วโลก ซึ่งผลิตน้ำจืดได้ประมาณ 95 ล้านลูกบาศก์เมตรทุกวัน

อย่างไรก็ตาม ระบบการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลในปัจจุบันอาจมีราคาแพงและใช้พลังงานมาก ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการนี้ยังสามารถผลิตน้ำเกลือหรือน้ำเกลือที่มีความเข้มข้นสูงได้เช่นเดียวกับน้ำจืด น้ำเกลือนี้อาจมีสารเคมีที่เป็นพิษในระหว่างกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และหากกำจัดอย่างไม่ถูกต้อง อาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

การแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยังผลักดันความต้องการพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตไฟฟ้าและน้ำจืดพร้อมกันโดยใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำได้รับการขนานนามว่าเป็นวิธีการตัดพลังงานที่จำเป็นสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มักส่งผลให้เกิดการแลกเปลี่ยนระหว่างการผลิตไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพและการแยกเกลือออกจากเกลืออย่างมีประสิทธิภาพ

ตอนนี้Wenbin Wangจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี King Abdullah ในซาอุดิอาระเบียและเพื่อนร่วมงานอ้างว่าได้พัฒนาอุปกรณ์ใหม่ที่เรียกว่าเครื่องตกผลึกแบบระเหยระเหยแบบ PV-membrane (PME) ที่รวมการแยกเกลือออกจากเกลือที่มีประสิทธิภาพและการผลิตกระแสไฟฟ้า

PME ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่ด้านบนของส่วนประกอบการกลั่นด้วยเมมเบรนหลายขั้นตอน (MSMD) MSMD ใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อขับเคลื่อนการระเหยของน้ำ และได้รับการออกแบบมาเพื่อรวบรวมและนำความร้อนแฝงกลับมาใช้ใหม่จากการควบแน่นของไอในแต่ละขั้นตอนการกลั่นเพื่อขับเคลื่อนการระเหยในขั้นตอนต่อไป

วิ่งเย็นในการทดสอบในห้องปฏิบัติการซึ่งจำลองการส่องสว่างของแสงอาทิตย์ที่อุณหภูมิแวดล้อม 24 °C อุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์บน PME นั้นเย็นกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเดียวกันที่ไม่ได้ติดตั้งบนส่วนประกอบ MSMD ประมาณ 14 °C ส่งผลให้มีการผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกือบ 8% เมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์เปล่า ในการทดสอบเดียวกัน PME ผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลในอัตราประมาณ 2.4 กก./ม. 2ชั่วโมง ซึ่งเกือบสองเท่าของที่เคยรายงานไว้ก่อนหน้านี้สำหรับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลรวมกัน

“ประสิทธิภาพการแยกเกลือออกจากเกลือที่สูงของการออกแบบนี้เกิดจากการรีไซเคิลความร้อนแฝงของการควบแน่นของไอ” Wang กล่าวกับPhysics Worldและเสริมว่าอุปกรณ์ก่อนหน้านี้ไม่ได้นำความร้อนแฝงกลับมาใช้ใหม่

แต่ละห้าขั้นตอนของ MSMD ประกอบด้วยสี่ส่วน: ชั้นการนำความร้อน ชั้นระเหย ชั้นเมมเบรนที่ไม่ชอบน้ำ และชั้นควบแน่น ชั้นการนำความร้อนจากเซลล์แสงอาทิตย์หรือขั้นตอนการกลั่นก่อนหน้าไปยังชั้นการระเหย น้ำทะเลไหลเข้าสู่ชั้นระเหยและถูกขับเคลื่อนด้วยความร้อน น้ำบางส่วนก็ระเหยไป จากนั้นไอน้ำจะผ่านเมมเบรนที่ไม่ชอบน้ำที่มีรูพรุนและควบแน่นในชั้นที่ควบแน่นเป็นน้ำจืด เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง