Германские учёные разрабатывают квантовый двигатель на основе лития

Исследователи из Университета Кайзерслаутерн-Ландау (Германия) разработали прототип квантового двигателя. Если его разработка приведет к созданию коммерчески жизнеспособной версии, то он может стать основой для нового поколения перспективных квантовых энергетических устройств, включая квантовые батареи.
Согласно результатам, опубликованным немецкими исследователями в журнале Nature, создание квантового двигателя технически возможно. Механизм работы такой системы основан не на сгорании топлива или химической реакции, а на постоянном изменении квантовых свойств находящихся внутри частиц.

В рамках эксперимента по проверке экспериментального устройства ученые решили использовать атомы лития. КПД системы составляет 25%, что относительно мало, но может быть улучшено при дальнейших исследованиях, считают авторы. Хотя авторы признают, что квантовые двигатели, в том числе и их модель, пока находятся на экспериментальной стадии, они настаивают на том, что если их оптимизировать для конкретных практических случаев, то они могут быстро найти революционное применение.

В квантовом мире каждая частица классифицируется либо как фермион, либо как бозон. Эти две категории являются фундаментальными и описывают совершенно разные типы частиц. Фермионы подчиняются принципу исключения Паули, который подразумевает, что два фермиона никогда не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние. С другой стороны, несколько бозонов могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние. Поэтому коллективное поведение группы частиц зависит от того, к какому классу они относятся - фермионам или бозонам. Исследователи нашли способ манипулировать набором атомов таким образом, чтобы они меняли свое поведение попеременно как бозоны и фермионы, причем циклически.

Другими словами, квантовый двигатель сжимает газ бозонов и расширяет газ фермионов. Этот цикл аналогичен циклу работы обычного двигателя (например, теплового), в котором топливо циклически сжимается и расширяется, производя механическую работу.

Что насчёт макромасштабов в которых квантовая физика не работает?

Я так полагаю, что этот "двигатель" представляет собой некую установку, оперирующее микроскопическими объемами вещества. Что насчёт макромасштабов в которых квантовая физика не работает?

Но из статьи непонятно какую энергию это устройство превращает в электричество с КПД 25%, что служит топливом?

the first step, A → B, performs work W1 on the system by compressing the cloud through an increase of the radial trap frequency. This is achieved by enhancing the power of the trapping laser.

Энергия магнитного поля, которое подводится к рабочему телу.

Учёные создали первый в мире функциональный полупроводник из графена.

Чем ближе мир подбирается к техпроцессам около 1 нм, тем активнее говорят о том, что совсем скоро индустрии понадобится замена кремния. И, похоже, учёные создали один новый вариант — графен. Точнее, сам графен известен уже не первый год, но учёные из Технологического института Джорджии утверждают, что создали первый в мире функциональный полупроводник из графена. Несмотря на множество уникальных характеристик, применять графен на практике пока не так просто. Но учёные, потратив 10 лет, создали эпитаксиальный графен, который не только можно использовать для производства полупроводников, но и задействовать при этом текущие традиционные методы обработки материалов, что существенно повышает потенциал коммерциализации технологии.

Давняя проблема в графеновой электронике заключается в том, что графен не имеет правильной запрещенной зоны и не может включаться и выключаться с правильным соотношением. На протяжении многих лет многие пытались решить эту проблему различными методами. Наша технология позволяет достичь ширины запрещенной зоны и является решающим шагом в реализации электроники на основе графена.
Теперь у нас есть чрезвычайно прочный графеновый полупроводник, подвижность которого в 10 раз выше, чем у кремния, и который также обладает уникальными свойствами, недоступными у кремния


Прорыва удалось достичь, когда команда учёных придумала, как выращивать графен на пластинах карбида кремния с помощью специальных печей. Они создали эпитаксиальный графен, который представляет собой один слой графена, растущий на кристаллической грани карбида кремния. Команда обнаружила, что при правильном изготовлении эпитаксиальный графен химически связывался с карбидом кремния и начинал проявлять полупроводниковые свойства. В течение следующего десятилетия они продолжали совершенствовать материал в Технологическом институте Джорджии, а затем в сотрудничестве с коллегами из Тяньцзиньского международного центра наночастиц и наносистем при Тяньцзиньском университете в Китае.

Betavolt представила компактную ядерную батарейку BB100 с изотопом Никель-63 и алмазными полупроводниками

Китайский стартап Betavolt представил компактную, безопасную и долговечную ядерную батарейку BB100 с изотопом Никель-63 и алмазными полупроводниками.

Разработчики пояснили, что размер батарейки меньше монеты, а также то, что её хватит на 50 лет.

По заверению Betavolt, элемент питания абсолютно безвреден для людей, не имеет внешнего излучения, ему не страшны жара и холод (от -60°C до 120°C), а по истечении срока его излучающие компоненты разложатся в стабильный изотоп меди, который не является радиоактивным и не представляет никакой угрозы или загрязнения для окружающей среды. Betavolt утверждает, что рабочие варианты батарейки проходят полноценные испытания и готовятся к серийному производству в 2025 году.

Базовая структура этой ядерной батареи включает в себя два алмазных преобразователя, подложку, источник никеля-63 и защитный слой.

Размеры корпуса BB100 составляют 15x15x5 мм. Согласно характеристикам производителя, элемент питания может выдавать 100 микроватт мощности и напряжение 3 В. В основе разработки лежит полупроводниковый слой искусственного алмаза толщиной 10 микрометров. Кристаллическая структура вырабатывает электричество за счёт энергии, выделяемой распадающимся изотопом никеля (Никель-63) в виде пластинок толщиной 2 микрометра. По текущим данным испытаний, коэффициент преобразования энергии батареи достигает 8,8%. Использование радиоактивных источников никеля-63 более высокой чистоты позволит дополнительно улучшить плотность и мощность батарей.

Betavolt планирует выпустить версию ядерной батарейки на 1 ватт к 2025 году. Также инженеры компании хотят сделать модульную версию батареи, чтобы объединять несколько BB100 в один элемент.

В Betavolt планирует в скором времени запустить коммерческое производство батареек BB100 и её модификаций для применения в смартфонах, беспилотниках, медицинских устройствах, аэрокосмической сфере.

В феврале 2023 года в НИЯУ МИФИ сообщили, что разработали прототип радиоизотопной батареи средней мощности на основе никеля-63.
В 2017 году Росатом и НИИ ТИСНУМ представили ядерную батарейку на основе никеля-63.

Одна проблема, 1 грамм Никеля-63 стоит 6000 долларов.

У ядерных физиков есть традиция: каждые ~5 лет изобретать ядерную батарейку, которая ну вот точно станет коммерчески-выгодной.

Вот, когда они реально выдадут мощность в 1 Ватт, то можно будет уже говорить о прорыве.

Одна проблема, 1 грамм Никеля-63 стоит 6000 долларов.

Впрочем, у кривозубых чаехлёбов

Вот, когда они реально выдадут мощность в 1 Ватт, то можно будет уже говорить о прорыве.

А у беззубых салоедов как?

Я думал ты расскажешь

Подумайте еще, если есть чем.

Т.е. тебе нечем думать, я правильно понял?

Вы все правильно понимаете, только в противофазе от реальности.

не так ли?

В общем все как обычно - посетил, посмотрел чудеса тридцатилетней давности и потребовал ...

Рынок, сэр.

Рынок, сэр. Можно быстрее - но через отказ от рыночной экономики и какой-никакой демократии.

стесняюсь спросить - а этот рынок только у нас?

Кто-то запрещает при рыночной экономике современное вооружение производить?

США своими санкциями.

Ирану не помешали...

У Ирана другая культура, другая история.

Это всё понятно, но причём тут диктатура?