Nanostrukturierter Elektronenmantel

Unsichtbarkeitsumhänge

Unsichtbarkeitsumhänge werden verwendet, um Objekte vor elektromagnetischen Wellen zu verbergen und bestehen aus Metamaterialien. Metamaterialien sind künstliche Strukturen mit besonderen optischen Eigenschaften wie negativen Brechungsindizes, die so angeordnet sind, dass einfallende Lichtwellen reibungslos um den Mantel fließen und sich auf der anderen Seite treffen, als ob der Mantel nicht vorhanden wäre.

Elektronenumhang

Elektronen bewegen sich normalerweise als Wellen über eine gewisse Distanz, bevor die Streuung ihre Wellenphasen über die kohärente Transportlänge zerstört und die Teilchen charakteristisches Wellenverhalten wie Amplitudenüberlagerung oder Interferenz zeigen. Das Prinzip der Unsichtbarkeitshüllen kann auf Elektronen angewendet werden, die aus Kern-Schale-Nanopartikelstrukturen bestehen, die in einen Wirtshalbleiter eingebettet sind, der den Elektronenfluss nicht stört.

Forscher des Massachusetts Institute of Technology haben eine Methode entwickelt, um einen Elektronenmantel herstellen, oder ein Objekt, das für Elektronen unsichtbar ist und aus einer Nanostruktur besteht, die ungefähr die gleiche Größe hat wie die Wellenlänge der Elektronen selbst, die etwa 10 nm beträgt.

Nach Angaben der Forscher ist das Elektron Manteldesign mit Kern-Schale-Nanopartikeln bietet im Wesentlichen mehrere Grenzflächen, an denen Elektronenwellen reflektiert werden. Durch sorgfältige Abstimmung der Grenzflächen können die mehrfach von den Grenzflächen reflektierten Wellen dazu gebracht werden, sich gegenseitig destruktiv zu interferieren und die Totalreflexion nahezu perfekt aufzuheben. Die Elektronenwellen mit der richtigen Energie können ohne Reflexion durch die Nanopartikelstruktur wandern, als ob ihnen nichts im Weg wäre.

Verwendung

Solche Elektronenhüllen können in Anwendungen verwendet werden, bei denen eine hohe Elektronenmobilität erforderlich ist, wie beispielsweise in der Halbleiterelektronik, um neuartige elektronische Geräte wie Schalter herzustellen, die vom sichtbaren in den unsichtbaren Zustand übergehen und sogar zu einer besseren Entwicklung beitragen thermoelektrische Materialien für eine verbesserte Energiegewinnung und -umwandlung.