Znajdź zawartość

Wraz z rozwojem technologii i rosnącą popularnością przenośnych urządzeń bezprzewodowych, specjaliści poszukują nowych sposobów produkcji anten. Chcą, by były one jak najmniejsze i przy tym elastyczne. Jednak problem w tym, że metalowe anteny, gdy je będziemy zginali, wcześniej czy później ulegną uszkodzeniu. Sposobem na rozwiązanie tego problemu okazuje się budowa... anten w płynie. Nad tego typu urządzeniami pracują Michael Dickey z North Carolina State University i Gianluca Lazzi z University of Utah. Użyli oni wysoce elastycznego polimeru zawierającego wewnątrz mikrokanaliki, w których znajduje się płynna metaliczna antena. Głównym składnikiem naszej anteny jest gal, gdyż to on właśnie utlenia i tworzy powłokę, która utrzymuje stabilność metalu wewnątrz mikrokanalików. Później, dzięki dodaniu doń indu powodujemy, że metal staje się ciekły w temperaturze pokojowej - mówi profesor Dickey. Co prawda gal oraz ind są drogimi metalami, jednak potrzeba ich tak mało, że płynna antena dla urządzenia przenośnego kosztowałaby zaledwie kilka centów. Podczas przeprowadzonych testów nowa antena była zginana we wszystkie strony, rolowana, rozciągana, zgniatana i ciągle zachowywała swoje właściwości. Próby pracy w zakresie od 1910 do 1990 MHz wykazały, że sprawność nowej anteny jest taka sama jak podobnego urządzenia wykonanego z miedzi. Urządzenie może mieć różną wielkość, dzięki czemu jest bardzo czułe i wychwyci nawet niezwykle słabe sygnały. Można je wbudowywać w ściany budynków czy w mosty, co pozwoli na łatwe zbieranie informacji o ich stanie. Anteny przydadzą się też żołnierzom, którzy będą mogli zabrać do plecaka urządzenia o powierzchni liczonej w metrach kwadratowych.

Uczonym z Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) udało się, po raz pierwszy w historii, zmusić german do wykazania właściwości nadprzewodnika. Większość substancji chemicznych staje się nadprzewodnikami w bardzo niskich temperaturach lub pod bardzo wysokim ciśnieniem. Dotychczas jednak najczęściej używane w elektronice materiały - miedź, srebro, złoto czy german - nie wykazywały właściwości nadprzewodzących. Dlatego też badania niemieckich uczonych są tak istotne. Pozwolą bowiem zrozumieć, w jaki sposób z półprzewodnika można uczynić nadprzewodnik. Czyste półprzewodniki, takie jak krzem czy german, w niskich temperaturach niemal nie przewodzą prądu. Czynią to dopiero po wzbogaceniu atomami innych pierwiastków. Jednak by uzyskać nadprzewodnik z półprzewodnika konieczne jest wzbogacenie go olbrzymią liczbą obcych atomów, często większą, niż półprzewodnik jest w stanie przyjąć. Specjaliści z FZD wzbogacili german niemal sześcioma procentami galu. Na każde sto atomów germanu przypadało zatem prawie sześć galu. Udowodnili następnie, że warstwa germanu o grubości zaledwie 60 nanometrów może stać się nadprzewodnikiem. Jednak sam proces wzbogacania nie był łatwy. Jako że wprowadzanie obcych jonów mocno niszczyło powłokę germanu, należało ją następnie naprawić. W tym celu na FZD skonstruowano specjalną lampę, która na kilka milisekund mocno ogrzewała uszkodzone fragmenty kryształu, prowadząc do naprawienia się uszkodzeń. Wzbogacony german wykazywał właściwości nadprzewodzące w temperaturze 0,5 Kelvina. Uczeni twierdzą, że zmieniając różne parametry podczas wprowadzania jonów i wyżarzania lampą, będą w stanie podnieść tę temperaturę. Prace nad germanem dopiero się zaczynają. Co prawda był on tym materiałem, z którego budowano pierwsze tranzystory, jednak szybko został porzucony na rzecz krzemu. Obecnie wraz z postępem miniaturyzacji zbliżamy się do granicy, poza którą krzem, ze względu na swoje fizyczne właściwości, będzie ograniczał rozwój elektroniki. Stąd renesans germanu, który pozwoli na budowanie szybszych układów scalonych. Stąd też badania nad nadprzewodnictwem germanu. Niemcy nie są pierwszymi, którzy próbują stworzyć nadprzewodzące półprzewodniki. Przed dwoma laty naukowcy z Francji wzbogacili krzem borem uzyskując w ten sposób nadprzewodnik.

Profesor Jerry Woodall z Purdue University opracował sposób na produkcję wodoru z wody i stopu aluminium z galem. Wynalazek może doprowadzić do stworzenia silników, które zamiast benzyny będą zużywały... wodę. Technika jest na tyle obiecująca, że Purdue University opatentował wynalazek i założył firmę AlGalCo LLC. Profesor Woodall powyższą technikę odkrył przypadkiem. W laboratorium czyścił tygiel, w którym znajdował się stop galu i aluminium. Gdy dodałem wody, nastąpiła silna reakcja. Atomy aluminium ze stopu weszły w kontakt z wodą, doszło do reakcji, w wyniku której powstał wodór i tlenek glinu – mówi Woodall. Najważniejszym składnikiem dla zajścia reakcji jest gal. Zapobiega on utworzeniu się na powierzchni aluminium warstwy, która powstaje na początku utleniania się tego metalu i zatrzymuje cały proces. Dzięki galowi aluminium utlenia się do końca. Oczywiście zostaje jeszcze cały szereg problemów, które należy rozwiązać, zanim na skalę przemysłową będzie można budować silniki zasilane wodą. Technologia jest jednak bardzo obiecująca. Przede wszystkim eliminuje ona konieczność składowania i przewożenia wodoru, potrzebnego do ogniw paliwowych. Każdy samochód sam produkowałoby na swoje potrzeby wodór dla napędzającego go ogniwa. Podczas reakcji nie tworzą się żadne toksyczne produkty. Woodall twierdzi, że używając 260 funtów aluminium można przejechać 350 mil (563 km). Koszt aluminium wyniósłby przy obecnych cenach około 180 dolarów, podczas gdy tą samą trasę na benzynie można przejechać kosztem (wg amerykańskich cen) około 50 dolarów. Jednak powstający tlenek aluminium może być ponownie użyty do stworzenia paliwowych pastylek z aluminium. Koszt takiego paliwa wyniósłby, przy założeniu, że zakład recyklingu aluminium korzystałby z energii dostarczonej przez elektrownię atomową, około 62 dolarów. Byłby więc porównywalny z ceną benzyny. W przyszłości ten stosunek będzie jeszcze bardziej korzystny, gdyż ropy naftowej ubywa, a tlenek glinu możnaby poddawać recyklingowi dzięki energii słonecznej. Gal nie jest w ogóle podczas reakcji tracony, więc koszt jego zakupu jest jednorazowy.