利用量子隧穿效應(yīng)突破自供電傳感器的極限
Shantanu Chakrabartty的實(shí)驗(yàn)室一直致力于制造能以最小能量運(yùn)行的傳感器。他的實(shí)驗(yàn)室在制造更小更高效的傳感器方面非常成功，以至于他們遇到了物理基本定律形式的障礙。 Ln&CB!u
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然而，有時，當(dāng)你遇到一個難以逾越的障礙時，你只需求助于量子物理學(xué)，并在其中穿行隧道。這就是Chakrabartty和圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱爾維工程學(xué)院的其他研究人員所正在做的。 hwd{ ^
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上圖所示為量子隧道傳感器芯片組和匹配的福勒-諾德海姆（Fowler-Nordheim）隧道勢壘。 o9A wW
激發(fā)這項研究的障礙是閾值效應(yīng)�！跋胂笠幌聵渖蠏熘粋�蘋果，”Chakrabartty說，“你可以搖一下樹，但蘋果不會掉下來。你必須使出足夠的力量把蘋果抖松，這正是使電子越過勢壘所需的最小能量，如果不能使電子越過勢壘，就不能產(chǎn)生電流�！� :N
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但是，自然發(fā)生的量子力學(xué)現(xiàn)象總是使電子穿過勢壘。研究小組利用這一點(diǎn)，制造了一種自供電裝置，這種裝置的初始能量輸入很小，可以獨(dú)立運(yùn)行一年多。 S]}W+BF3
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他們是這樣建造的 i$S*5+
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這個裝置簡單，造價低廉。它只需要四個電容器和兩個晶體管。從這六個部分中，Chakrabartty的團(tuán)隊構(gòu)建了兩個動力系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都有兩個電容器和一個晶體管。電容器的初始電荷很小，每個大約有5000萬個電子。 R'x^Y"
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他們在其中一個系統(tǒng)中添加了一個傳感器，并將其與他們所測量的特性耦合。在一個應(yīng)用中，研究小組使用壓電加速度計測量環(huán)境微運(yùn)動，壓電加速度計是一種將機(jī)械能（如空氣中分子的運(yùn)動）轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器。 yU< "tg
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