ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม การขนส่งประจุไฟฟ้าผ่านสายไฟที่มีความหนาระดับนาโนเมตรอาจมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อความผิดปกติในลวดนาโนเพิ่มขึ้น พฤติกรรมตอบโต้นี้สามารถเกิดขึ้นได้หลังจากการค้นพบทางทฤษฎีโดยนักฟิสิกส์ในอิตาลีและเม็กซิโก Nahum Chávez จากมหาวิทยาลัย Meritorious Autonomous University of Puebla และเพื่อนร่วมงานหวังว่าผลกระทบจาก
เมื่อสายไฟหดเหลือเพียงหลายนาโนเมตร
พวกมันจะทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้า 1D ที่มีคุณสมบัติซึ่งได้รับอิทธิพลอย่างมากจากกลศาสตร์ควอนตัม สายนาโนดังกล่าวมีการใช้มากขึ้นในการใช้งานนาโนอิเล็กทรอนิกส์และนักออกแบบต้องต่อสู้กับพฤติกรรมควอนตัมในด้านลบ ตัวอย่างเช่น ค่าการนำไฟฟ้าภายในสายควอนตัมจะถูกระงับแบบทวีคูณเมื่อระดับความผิดปกติของอะตอมในลวดเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการโลคัลไลเซชันของแอนเดอร์สันและเกี่ยวข้องกับผลกระทบจากการรบกวนที่เกิดจากการกระเจิงของอิเล็กตรอนจากข้อบกพร่อง
นักฟิสิกส์กระตือรือร้นที่จะหาวิธีหลีกเลี่ยงการปราบปรามการนำไฟฟ้านี้ และความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการสำรวจระบบที่ปฏิสัมพันธ์ระยะยาวระหว่างอิเล็กตรอนอาจทำให้ตัวพาประจุเคลื่อนที่ไปมาระหว่างไซต์ขัดแตะทั้งหมดในสายนาโน แทนที่จะกระโดดไปยังที่ใกล้ที่สุด ไซต์เพื่อนบ้าน เช่นเดียวกับในโมเดลการโลคัลไลเซชันของ Anderson ตัวอย่างเช่น ปฏิสัมพันธ์ระยะยาวมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความเป็นตัวนำยิ่งยวดโดยที่ตัวพาประจุในสถานะพื้นดินของวัสดุสามารถไหลได้อย่างอิสระ
กระโดดไปมันในการคำนวณ Chavez
และเพื่อนร่วมงานได้เพิ่มการโต้ตอบกับโมเดลการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของ Anderson ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการข้ามไปมาระหว่างไซต์ขัดแตะสองแห่งในโครงข่าย 1D โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบบจำลองของพวกมันอธิบายสายโซ่ของโมเลกุลที่เชื่อมต่อกับช่องแสง ส่งผลให้มีสถานะควอนตัมแบบผสมซึ่งมีลักษณะเฉพาะที่ทั้งโลคัลไลซ์และดีโลคัลไลซ์ – ดังนั้นทั้งการปราบปรามและสนับสนุนการขนส่งของผู้ขนส่ง พบสัญญาณของการโลคัลไลเซชันของ Anderson ในวัสดุออปติคัล 3 มิติ
เมื่อมีการแนะนำความผิดปกติในระบบ การขนส่งจะถูกระงับก่อนตามที่คาดไว้จากการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของ Anderson อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการเพิ่มความผิดปกติมากขึ้น จึงมีการผสมผสานระหว่างสถานะที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นและแบบแยกส่วน และทำให้การขนส่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในสิ่งที่ทีมเรียกว่าระบบการขนส่งที่ปรับปรุงความผิดปกติ (DET) เมื่อมีความผิดปกติเพิ่มมากขึ้นในระบบ การขนส่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตามลำดับความสำคัญของความผิดปกติที่เพิ่มขึ้นหลายระดับในสิ่งที่ทีมเรียกว่าระบอบการปกครอง “การขนส่งที่ไม่ขึ้นกับความผิดปกติ” (DIT) ในที่สุด หลังจากความโกลาหลไปถึงธรณีประตูถัดไป การขนส่งก็ลดลงอย่างมากอีกครั้ง
การคาดคะเนของชาเวซและเพื่อนร่วมงานสามารถทดสอบได้ในการทดลองต่างๆ หลายแบบซึ่งสามารถใช้การกระโดดระยะไกลได้ เช่น อะตอมที่เย็นจัดซึ่งติดอยู่ในตาข่ายแสงและคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์
ทีมของ Xu ได้ใช้แนวทางขั้นสูงขึ้นโดยพิจารณา
จากพฤติกรรมของปลาปักเป้า เมื่อปลาเหล่านี้ตรวจพบผู้ล่า พวกมันจะดูดซับน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อทำให้ร่างกายพองตัว ทำให้ดูน่ากลัวมากขึ้น เมื่อพ้นอันตรายแล้ว น้ำก็จะถูกปล่อยออกอย่างรวดเร็ว เพื่อเลียนแบบพฤติกรรมนี้ นักวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์คล้ายฟองน้ำซึ่งเรียกว่าเจลดูดซับแสงอาทิตย์ (SAG) ซึ่งมีส่วนประกอบหลักสามอย่าง
โซ่โพลีเมอร์ PNIPA
ที่ศูนย์กลางของวัสดุคือไฮโดรเจลขั้นสูง ซึ่งประกอบด้วยตาข่ายที่ไวต่ออุณหภูมิของสายพอลิเมอร์ PNIPA ซึ่งประกอบด้วยบริเวณที่ไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า โซ่เหล่านี้จะคงความยาวและยืดหยุ่นได้ ซึ่งช่วยให้น้ำไหลเข้าสู่ตาข่ายผ่านการกระทำของเส้นเลือดฝอย และเกาะติดกับบริเวณที่ชอบน้ำ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 33 °C โซ่ PNIPA จะผ่านการเปลี่ยนเฟส ซึ่งจะสั้นและแข็ง เป็นผลให้ตาข่ายสูญเสียปริมาตรประมาณ 90% และกลายเป็นไม่ชอบน้ำ – ผลักน้ำออกจากวัสดุ
รอบๆ ไฮโดรเจลด้านในนี้เป็นชั้นสีเข้มของโพลีโดพามีน ซึ่งเปลี่ยนแสงแดดเป็นความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ: ทำให้ PNIPA สามารถไปถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสในสภาวะที่เย็นกว่า ขณะเดียวกันก็กรองโลหะหนักและโมเลกุลอินทรีย์ออกก่อนที่จะเข้าสู่ไฮโดรเจล ในที่สุด ชั้นแอลจิเนตชั้นนอกกรองจุลินทรีย์ใดๆ ออกไป พร้อมกับโมเลกุลที่ใหญ่กว่าอื่นๆเซ็นเซอร์อนุภาคนาโนตรวจจับสารหนูในน้ำดื่ม
ทีมของ Xu ได้ทดสอบประสิทธิภาพของ SAG โดยวางไว้ในทะเลสาบที่วิทยาเขต Princeton ที่มีอุณหภูมิน้ำ 25 °C หลังจากแช่วัสดุแล้ว นำไปอุ่นในแสงแดดเพื่อปล่อยน้ำที่ดูดซับออกมา ในรอบ 2 ชั่วโมงของการแช่และปล่อย วัสดุดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงอัตราการทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟสูงสุดเท่าที่เคยมีรายงาน SAG นั้นมีความทนทานสูงเช่นกัน ประสิทธิภาพลดลงแทบไม่เหลือแม้หลังจากรอบการรวบรวม 10 รอบ
เนื่องจากกระบวนการผลิตที่ใช้น้ำที่เรียบง่าย วัสดุ SAG จึงมีต้นทุนต่ำและไม่เป็นพิษ จึงรับประกันทั้งการเข้าถึงและความยั่งยืนสำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์นอกระบบกริด Xu และเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าเนื้อหาของพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้: อาจช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตของหลายชุมชนทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่ที่การเข้าถึงไฟฟ้ามีจำกัด
จุดควอนตัมมีส่วนรับผิดชอบต่อสีสันอันน่าทึ่งและสดใสบนหน้าจอทีวีสมัยใหม่ แต่ก็ไม่ได้มีลักษณะอย่างที่ควรจะเป็นเสมอไป สิ่งนี้ทำให้เกิดอาการปวดหัวสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ที่พยายามทำความเข้าใจว่าทำไมคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ขนาดนาโนเมตรเหล่านี้จึงส่องแสงสลัวกว่าคริสตัลอื่นมาก
Credit : craniopharyngiomas.net cubmasterchris.info digitalbitterness.com dward3.com
