Солнечная энергетика и катализаторы

1Дайте определение понятию «наноматериалы» 1
2Какие виды наноматериалов вы знаете? 2
3Что называют наночастицами и нанокластерами? 4
4Чем обусловлены особые свойства наноматериалов? 7
5Приведите примеры технологии «сверху-вниз» 8
6Что представляет собой эффект кулоновской блокады? 9
7Приведите примеры технологии «снизу-вверх» 11
8Каковы основные этапы технологии литографии? 12
9Как происходит процесс эпитаксии? 15
10Дайте определение понятию наноэлектроника 17
11Сформулируйте закон Мура 18
12Что представляет собой структура одноэлектронного транзистора? 19
13Объясните принцип работы одноэлектронного транзистора 20
14Что представляет собой эффект резонансного туннелирования? 23
Эффект резонансного туннеля возникает при приближении к такой квантовой системе извне с энергией, близкой или равной энергии квазисвязанного уровня. Вероятность прохождения только через каждый из входных или выходных барьеров очень мала, но резонанс с уровнем ямы будет задерживать квантовую частицу на относительно долгое время, порядка величины времени жизни квази-частицы. связанный уровень, и этот захват позволит частице пройти через целое. Коэффициент пропускания барьера может приближаться к единице даже для толстых барьеров. 23
Туннелирование представляет собой квантовый процесс прохождения частицы через классически недоступные области, в которых ее кинетическая энергия отрицательная. Под резонансным туннелированием понимают процесс, когда вероятность прохождения классически недоступных областей мала, однако имеются интервал энергии частицы для которых вероятность прохождения точно равна единице, но этот интервал чрезвычайно узкий. 23
Действие электронных устройств на основе эффекта отрицательного дифференциального сопротивления (NDR) квантовых ям связано с так называемым эффектом резонансного туннелирования (RTE), наблюдаемым при прохождении электрического тока через структуру из двух тонких барьеров, между которыми располагается квантовая яма. Именно на этом эффекте основано действие многих промышленно выпускаемых диодов с резонансным туннелированием (RTD), широко применяемых в микроволной технике.Когда область, в которую или из которой может происходить туннельный переход электрона, является квантово-размерной (квантовая плоскость, квантовая линия, квантовая точка), то наблюдается еще один интересный эффект – "резонансное туннелирование".Явление резкого возрастания электрического тока сквозь туннельный переход, когда энергетические уровни электронов с обеих сторон от перехода уравниваются, называют "резонансным туннелированием" (англ. resonant tunneling). 24
15Что представляет собой структура резонансно-туннельного диода? 25
16Объясните принцип работы резонансно-туннельного диода 27
17Дайте определение квантового компьютера 29
18Что такое кубит? 31
Куби́т — наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере), использующаяся для квантовых вычислений. 31
Кубиты могут быть связаны друг с другом, то есть на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком изменении над одним из нескольких кубитов остальные меняются согласованно с ним. 31
19Солнечная энергетика и катализаторы 32
Как известно, человечество пытается использовать солнечную энергию не только для выработки электричества, но и для создания химического топлива из водорода. Проблема заключается в стоимости полупроводниковых устройств захвата света и катализаторов, необходимых для получения водорода. Самые эффективные из известных материалы слишком дороги, чтобы полученное с их помощью топливо могло конкурировать с бензином. 32
Солнечная энергия относится к переменным возобновляемым источникам, поскольку по большей части она работает только тогда, когда светит солнце. Но технология борьбы с этим широко обсуждаемым недостатком разрабатывается быстрыми темпами. 33
Солнечные панели делают, например, из отходов сельскохозяйственных культур, которые поглощают ультрафиолетовый свет даже в пасмурные дни. Кроме того были созданы "ночные солнечные панели", которые работают даже после захода солнца. 33
В основе технологии лежит специально разработанная молекула из углерода, водорода и азота, которая меняет форму при контакте с солнечным светом.Катализатор высвобождает сохраненную энергию в виде тепла и возвращает молекулу в ее первоначальную форму, готовую к повторному использованию. Такие катализаторы отличает то, что их структурой и функциональными свойствами, такими как размеры полимерных частиц катализатора и их каталитическая активность, легко управлять, внося в их состав различные добавки. Применение катализаторов типа SILLPs (Supported Ionic Liquid-Like Phases) помогло уменьшить состав примесей в моносилане, а низкая температура, при которой протекает реакция (менее 200 °С), существенно удешевила процесс синтеза моносилана. 33
ВОПРОСЫ 34