گونه‌ي جديدي از موتور نانومقياس طراحي شده که از نقاط کوانتمي براي توليد الکتريسيته از گرماي هدر رفته استفاده مي‌کند.

پروفسور اندرو جوردن از دانشگاه روچستر مي‌گويد:«اين سيستم يک سيستم ساده است که از ويژگي‌هاي خاصي از نقاط کوانتمي براي استفاده از گرما استفاده مي‌کند. برخلاف سادگي‌اش، توان توليد آن همچنان بزرگتر از هر نانوموتوري است که تاکنون مورد بهره‌برداري قرار گرفته است.»

موتورها بايد در مقياس ميکروسکوپي باشند، و حرکتي نداشته باشند.  هر کدام فقط مقدار کمي انرژي توليد مي‌کنند (حدود يک ميليونُم يا کمتر از نور لامپ). ولي با ترکيب موتورها در لايه‌ها، ابزاري به اندازه‌ي يک اينچ مربع، برقي معادل يک وات به ازاي هر يک درجه تغيير دما توليد مي‌کند. آنقدر کافي هست که اختلف انرژي قابل توجهي در يک محصول مثل رايانه ايجاد کند.

يک نمونه از اختلاف انرژي

جوردن توضيح مي‌دهد که هر نانوموتور پيش‌بيني شده، براساس دو دونقطه کوانتمي مجاور با جرياني که از يکي به ديگري مي‌رود، کار مي‌کند. نقاط کوانتمي سيستم‌هايي مصنوعي هستند که به دليل اندازه‌شان درست مثل اجسام کوانتمي يا اتم‌هاي مصنوعي رفتار مي‌کنند.

مسير الکترون‌ها بايد در راستاي دو نقطه کوانتمي باشد که با روشي کمي دشوار همخط مي‌شوند. براي اينکه چنين امري محقق شود، از مشکلات مستقيماً بايد عبور کرد. يعني همان الکترون و انرژي. از منطقه مياني انژي مي‌گيرند که داغ باقي مانده و از اين انرژي براي فائق آمدن بر طرف ديگر بايد استفاده کرد، تا اين سربالايي تپه فرضي را بالا رفت. اين باعث حذف گرما از جايي مي‌شود که توليد و به انرژي الکتريکي با قدرت بالا تبديل مي‌شود.

براي اين هدف، اين سيستم بايد از اثرات مکانيک کوانتمي استفاده کند که رزنانس (تشديد) تونل زني مي‌ناميم. يعني از مانع يا تپه اي فرضي ولي در مثياس انرژي واقعي، بگذرد که بيش از توانش باشد. و اين نه از ديد مکانيک کلاسيک، از ديد کوانتم کاملاً امکان‌پذير است. بدين معنا که با انرژي کمتر، به ترازي برسيد که انرژي بيش از آنچه داريد، بطلبد. اين اثر در کوانتم به تونل زني معروف است. وقتي سيستم وارد مود تونل زني مي‌شود، الکترون‌ها مي‌توانند از نقاط کوانتمي عبور کنند که انرژي خاصي دارند و قابل همخط شدن هستند. همه‌ي الکترون‌هاي ديگري که به اين ميزان انرژي نمي‌رسند، بلوکه مي‌شوند.

نقاط کوانتمي بيرون از مواد نيمرسانا خودبه خود آرايش مي‌گيرند و گسترش مي‌يابند. همين ويژگي، ابزاري عملي را در اختيار قرار مي‌دهد تا موتورهاي کوچک زيادي شکل گرفته و همگي آرايه بزرگي را در لايه‌هاي مختلف تشکيل دهند که شبيه تصوير شبيه سازي شده است. اينکه چقدر انرژي بايد مصرف شود بستگي به اختلاف دماي برداشت کننده يا هرس کننده انرژي دارد. اختلاف دماي بالاتر، توان بالاتر مي‌طلبد. و همين نياز به عايقي بين مناطق داغ و سرد دارد.

نقاط کوانتمي در يک نگاه

کاربرد نقاط کوانتمي در تشخيص سلول سرطاني

لينک مفيد:

نقاط کوانتمي چيستند؟