Het nanotechonderzoek van NCSU zou apparaten voor energieopslag kunnen verbeteren
Datum gepubliceerd:RALEIGH – Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een computermodel ontwikkeld dat gebruikers helpt te begrijpen hoe veranderingen in de nanostructuur van materialen hun geleidbaarheid beïnvloeden – met als doel de ontwikkeling van nieuwe energieopslagapparaten voor een breed scala aan elektronica te informeren.
De onderzoekers concentreerden zich specifiek op de materialen die worden gebruikt om condensatoren te maken – energieopslagapparaten die in alles worden gebruikt, van smartphones tot satellieten.
“Je gebruikt waarschijnlijk duizenden condensatoren in je dagelijks leven, of je het nu weet of niet”, zegt Doug Irving, corresponderend auteur van een artikel over het werk en universitair hoofddocent materiaalkunde en techniek bij NC State.
Het materiaal waaruit een condensator is gemaakt, beïnvloedt de prestaties ervan. Daarom begonnen Irving en zijn medewerkers een model te ontwikkelen om te begrijpen hoe structurele kenmerken van een materiaal de geleidbaarheid van het materiaal beïnvloeden.
"Een van de dingen waar we blij mee zijn, is dat dit model tegelijkertijd naar meerdere ruimtelijke schalen kijkt en alles vastlegt wat er gebeurt, van apparaatniveau tot nanoschaal", zegt Irving.
“Ons model kijkt bijvoorbeeld naar zaken als defecten en korrelgrenzen”, zegt Irving. “Defecten zijn zaken als ontbrekende atomen in de structuur van een materiaal, of waar de 'verkeerde' atomen in de structuur worden aangetroffen. Korrelgrenzen zijn waar verschillende kristallijne structuren in elkaar overlopen. Ons model kijkt naar hoe zaken als defecten en korrelgrenzen de aanwezigheid en beweging van elektronen door een materiaal beïnvloeden.
“Omdat verschillende manieren om een materiaal te verwerken de aanwezigheid en distributie van zaken als defecten en korrelgrenzen kunnen controleren, geeft het model ons inzichten die kunnen worden gebruikt om materialen te ontwikkelen die aan de eisen van specifieke toepassingen voldoen. Met andere woorden: we zijn optimistisch dat het model ons kan helpen de kosten van toekomstige condensatoren laag te houden en er tegelijkertijd voor te zorgen dat ze goed werken en lang meegaan.”
De krant, "Invloed van ruimtelading op de geleidbaarheid van nanokristallijne SrTiO3”, wordt gepubliceerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde. De eerste auteur van het artikel is Yifeng Wu, een Ph.D. student aan NC State. Het artikel is co-auteur van Preston Bowes en Jonathon Baker, beiden postdoctoraal onderzoeker bij NC State. Het werk werd uitgevoerd met steun van het Air Force Office of Scientific Research, onder subsidies FA9550-14-1-0264 en FA9550-17-1-0318; en steun van een National Defense Science and Engineering Graduate fellowship van het ministerie van Defensie.
(C) NCSU
Origineel bericht door: WRAL TechWire