We May Be Able to Use Quantum Tunneling to Turn Waste Heat Into Useful Energy

Quantum Tunneling

There's heat everywhere: coming from you, from your devices, from the sun itself. But because we don't have a way to capture it, most of that ambient heat is wasted. If we could harness its power, that would be a very big deal — it could lessen our reliance on existing resources and ease our toll on the environment. Researchers have been trying to crack this nut for a while, but a team from King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi Arabia has just gotten the closest yet — and they're using a mysterious phenomenon called quantum tunneling to do it. {Play}

Quantum Tunneling 2

The Itsy Bitsy Wavelength

The big obstacle to using waste heat as energy is that it requires a very, very small antenna. That's because infrared heat has a very small wavelength, and the smaller the wavelength, the smaller the antenna needed to capture them. For example, AM radio signals have a much longer wavelength than, say, cell-phone signals: AM radio broadcasts in the hertz range and cell phones broadcast in the megahertz range, which means the waves of cell signals are around a million times shorter than those of radio. That's why your radio antenna needs to be longer than the one inside your phone. Infrared heat? That gets into terahertz, which is a million times shorter than megahertz. Your smartphone antenna is positively massive in comparison to what you'd need to capture far-infrared waves. {Play}

But even after you manage to make an antenna small enough, there's another problem with harnessing heat for energy. Infrared waves are so small that they actually oscillate too fast for your average semiconductor to keep up. "There is no commercial diode in the world that can operate at such high frequency," says Atif Shamim, KAUST researcher and the leader of the new project. "That's why we turned to quantum tunneling." {Play}

Quantum tunneling works on a principle of quantum mechanics that says tiny particles like electrons don't have just one location or velocity — instead, they're just fuzzy swarms of probabilities. That means that if an electron is near a barrier, it's entirely possible for it to — poof! — appear on the other side, simply because there's some probability that it was already there in the first place. There's no actual "tunneling" happening in quantum tunneling, but it sure seems that way. {Play}

The Only Way Out Is Through

Quantum tunneling happens most reliably when there's a barrier separating two conducting materials — particles "tunnel" through the barrier and keep on going. The KAUST team created such a metal-insulator-metal (MIM) diode by putting an insulating barrier of aluminum oxide between a conducting layer of gold on one side and titanium on the other. Because that barrier is only a nanometer thin, it's able to turn very, very small wavelengths like those of infrared heat into usable electric current. To guide the energy to the barrier, the team created a bowtie-shaped nanoantenna that surrounded the barrier between two slightly overlapped metallic arms. {Play}

The team proved their device could work by shooting it with an infrared laser. It successfully produced voltage — not a ton of it, but enough to show that it wasn't just a fluke. "This is just the beginning—a proof of concept," says Shamim. "We could have millions of such devices connected to boost overall electricity generation." {Play}

Ambient: محیط/ محدوده

Harness: مهار کردن

Crack the nut: حل کردن مساله

Phenomenon: پدیده

Obstacle: مانع

Antenna: آنتن

Massive: بزرگ/ عظیم

Oscillate: نوسان کردن

Semiconductor: نیمه هادی

Keep up: ادامه دادن

Principle: اصل

Particle: ذره/ خرده

Velocity: سرعت

Fuzzy: درهم/ نامفهوم

Swarm: ازدحام/گروه

Barrier: مانع

Entirely: کاملا

Insulate: جدا کردن

Overlap: همپوشانی/اشتراک داشتن

Boost: ارتقا یافتن

نظرات (2)

  1. علی

متن عالی بود ...

  1. علي

ممنون
مثل هميشه مفيد و عالي

نظر ارسال شده‌ی جدیدی وجود ندارد

دیدگاه خود را بیان کنید

ارسال دیدگاه بعنوان یک مهمان -
پیوست ها (0 / 3)
اشتراک‌گذاری موقعیت مکانی شما
VIPLogo.png

نشاني شعبه مركزی: تهران، بلوار اصلی سعادت آباد، خیابان ٣۵ شرقی (صراف نژاد)، پلاک  ٢٠ - تلفن:  ٨٨۶٨٣٧١۵ - ٨٨۶٨۶٩٧٢

logo-samandehi
تمامی حقوق سایت برای آموزشگاه زبان بیان برتر محفوظ است

bayanbartar-logo

درس هنوز ارائه نشده است

دانشجو عزیز بیان برتر، مهلت تکمیل فرم دو برنده خوش شانس تحصیل در کانادا از ساعت 12 نیمه شب پنجشنبه به اتمام رسیده است.

لطفا نام کاربری (کد ملی) را به صورت صحیح وارد نمایید
لطفا نام خود را وارد نمایید.
لطفا نام خانوادگی خود را وارد نمایید.
لطفا شماره تماس خود را وارد نمایید
لطفا شماره تماس خود را وارد نمایید
لطفا رشته تحصیلی خود را وارد نمایید
لطفا محدوده منزل خود را وارد نمایید
لطفا محدوده محل کار خود را وارد نمایید
جنسیت:
لطفا جنسیت خود را وارد نمایید
تاریخ تولد:
/ / لطفا تاریخ تولد خود را وارد نمایید
مقطع تحصیلی:
Invalid Input
کشور مقصد:
Invalid Input
طریقه آشنایی :
Invalid Input

منشور اخلاقی و انضباطی موسسه فرهنگی آموزشی (VIP)
موسسه فرهنگی آموزشی بیان برتر با توجه به اهمیت دوره های آموزشی خود، عدم رعایت مسائل انضباطی و مقررات آموزشی را باعث ایجاد بی نظمی و پایین آمدن بازدهی کلاس می داند که در نتیجه منجر به عدم بهره گیری کافی زبان آموزان می شود. لذا آیین نامه انضباطی این مرکز جهت اطلاع رسانی در اختیار دانشجویان قرار خواهد گرفت که رعایت تمامی موارد آن برای داوطلبین عزیز الزامی است و در صورت عدم رعایت، موسسه محق خواهد بود بدون هیچ توضیحی و بدون برگشت هیچ وجهی، زبان آموز خاطی را از ادامه شرکت در کلاس ها منع کند.

1. دو آزمون آزمایشی آیلتس (ماک ) رایگان برای هر دانشجو دوره سامیت در نظر گرفته شده که موظف هستند آزمون اول را قبل از شروع دوره و آزمون دوم را بعد از اتمام دوره در تاریخ های معین شده ثبت نام نمایند و بدیهی است خارج از این تاریخ ها آزمون های رایگان منقضی خواهد شد و هر فرد ملزم به پرداخت هزینه برای ثبت نام آزمون ها می باشد.
2.رعایت ادب و احترام نسبت به مدیر، اساتید و دیگر کارکنان دوره های آموزشی
3.سعی شایسته در یادگیری، تحصیل و اطاعت از دستورهای آموزشی و تربیتی
4.رعایت موازین اخلاقی، حفظ حجاب و شئونات اسلامی، حضور به موقع در محل برگزاری کلاس ها و خروج آن در پایان ساعت آموزشی، پرهیز از تجمع در راهروها و محیط مقابل ساختمان محل برگزاری کلاس ها
5.جهت حفظ انضباط آموزشی موسسه، غیبت بیش از سه جلسه در کلاس ها بدون هماهنگی به معنای انصراف از حضور در کلاس ها تلقی می شود. 
6.پنج دقیقه قبل از شروع کلاس ها داوطلب ملزم به حضور در محل تشکیل کلاس ها می باشد. (از آوردن همراه هنگام تشکیل کلاس های درسی جداً خودداری فرمایید).
7.تسویه حساب مالی داوطلبان می بایست قبل از شروع اولین جلسه کلاس به صورت کامل انجام شود. در غیراین صورت موسسه جهت منع حضور داوطلب در کلاسها، محق و مختار خواهد بود. تبصره: درصورت وجود شرایط خاص پرداخت برای زبان آموز، نحوه پرداخت در قبض رسید درج می گردد. 

مهم: مدارک و شهریه دریافتی تحت هیچ شرایطی مسترد نمی گردد.
تبصره 1: درصورت انصراف زبان آموز به هردلیل پس از ثبت نام، بیش از 14 روز کاری مانده تا شروع کلاس 10 درصد، 10 الی 14 روز کاری مانده تا شروع کلاس 20 درصد، کمتر از 10 روز کاری مانده تا شروع کلاس پس از کسر 30 درصد از کل شهریه، مابقی شهریه عودت داده میشود و پس از شروع کلاس ها تحت هیچ شرایطی شهریه پرداختی عودت نخواهد شد. تبصره 2: در راستای احترام به عقاید زبان آموزان، چنانچه بیش از 50 درصد زبان آموزان به استناد فرم نظرسنجی موسسه فقط تا جلسه سوم برگزاری کلاس، نسبت به نحوه تدریس مدرس دوره معترض باشند، موسسه متعهد میگردد بلافاصله نسبت به تعویض مدرس اقدام نماید. بدیهی است درخواست پس از نظرسنجی جلسه سوم منجر به تعویض استاد نخواهد شد.    تبصره 3: تشکیل حتی یک جلسه از یک درس در هرکلاس، حتی بدون حضور زبان آموز به منزله شروع کلاس ها می باشد.
تبصره 4: انتقال هزینه کلاس به هر دلیل و مشکلی از سمت زبان آموز به ترم یا ترم های آتی امکان پذیر نمی باشد.
8.مسئولیت کلیه حوادث و مشکلات کاری، شغلی و خانوادگی زبان آموز، مشکلات پزشکی و بستری های بیمارستانی، پس از شروع کلاس ها صرفاً متوجه زبان آموز بوده و موسسه با توجه به عدم امکان جایگزینی در کلاس شروع شده، هیچ گونه تعهدی در ارتباط با عودت وجه و یا حتی جابجایی کلاس زبان آموز نخواهد داشت.
9.قابلیت جابجایی و انتقال به روزهای دیگر غیر از روزهای مشخص شده در فرم ثبت نام برای دانشجو وجود ندارد.

چنانچه دانشجو بدون مشورت و صلاحدید مشاورین اقدام به ثبت نام آنلاین درتمامی دوره ها کند ،هرگونه مسئولیتی از موسسه سلب و به عهده ی دانشجو خواهد بود

Untitled Box

بیان برتری عزیز، مهلت ثبت نام به اتمام رسیده است.