Salut à tous,
Du site Trust My Science : Des chercheurs de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington sont parvenus à mettre au point des capteurs capables de s’autoalimenter pendant des mois, grâce à une loi fondamentale de la physique quantique.
¨ Alors que Shantanu Chakrabartty et son équipe travaillaient à la miniaturisation de capteurs économes en énergie, ils se sont heurtés à un obstacle : l’effet de seuil. En effet, en physique, le fonctionnement des appareils est basé sur la linéarité de la relation qui existe entre les grandeurs mises en jeu et mesurées. Mais cette linéarité n’est plus valable à partir d’un certain point (le seuil).
Pour expliquer le phénomène, Chakrabartty propose l’analogie suivante : « Imaginez qu’il y ait une pomme suspendue à un arbre. Vous pouvez secouer un peu l’arbre, mais la pomme ne tombe pas. Vous devez le tirer suffisamment pour secouer la pomme. L’effort qui sera nécessaire pour cela s’apparente à une énergie de seuil ». Dans le cas du capteur, ce seuil représente la quantité minimale d’énergie nécessaire pour déplacer un électron au-dessus d’une barrière de potentiel. Si cette énergie n’est pas atteinte, aucun courant électrique n’est créé. Pour contourner cette limite, les chercheurs se sont inspirés de l’effet tunnel, un phénomène bien connu de la physique quantique.
Contrôler et ralentir le flux d’électrons !
L’effet tunnel se manifeste lorsqu’un objet quantique parvient à franchir une barrière de potentiel alors qu’il n’a pas l’énergie nécessaire pour le faire. Dans le cas d’un électron par exemple, si cette barrière est assez fine, il peut se trouver à la fois d’un côté puis de l’autre, du fait de la probabilité de présence qui lui est associée en tant qu’onde. Et plus la barrière est fine, plus la probabilité qu’il la traverse augmente. « Imaginez une colline. Si vous voulez vous rendre de l’autre côté, vous devez physiquement gravir la colline. Le tunnel quantique, c’est plus comme traverser la colline », explique Chakrabartty.
Plus précisément, la « colline » à gravir ici est une barrière
appelée barrière de tunnel Fowler-Nordheim ; l’effet Fowler-Nordheim se
produit lorsqu’on applique un champ électrique sur un métal : il est
alors possible d’extraire des électrons
de ce métal et de générer un courant tunnel. Dans le capteur conçu par
l’équipe, la barrière à franchir — de moins de 100 atomes d’épaisseur —
se trouve entre la plaque d’un condensateur et un matériau
semi-conducteur. Chakrabartty explique qu’en construisant la barrière
d’une certaine manière, il est possible de contrôler le flux
d’électrons, de le ralentir jusqu’à la fréquence d’un électron par
minute tout en le gardant fiable. Ainsi, à ce rythme, le système
dynamique fonctionne comme un appareil de chronométrage pendant plus
d’un an… et sans aucune pile !¨ ...
https://trustmyscience.com/capteurs-quantiques-qui-s-auto-alimentent-pendant-plus-un-an/
Pégé
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