Esquema de uma matriz de quatro nanotubos de vácuo (seção transversal, vista lateral). O cátodo (- - -) é um plano. O ânodo (+ + +) é uma ponta nano em um eletrodo plano. As linhas curvas finas indicam as linhas do campo elétrico. Imagem:Alfred W. Hubler, veja o link abaixo para mais detalhes.
(PhysOrg.com) - As TVs de plasma são conhecidas pelo uso excessivo de eletricidade, mas o mesmo princípio usado para produzir imagens de alta definição nas TVs poderia resultar no desenvolvimento de um novo tipo de bateria que economizaria em vez de desperdiçar energia.
As TVs de plasma contêm milhões de microtubos cheios de gás ionizado que permite que uma corrente elétrica flua, mas físicos da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (UIUC) estão desenvolvendo o que chamam de "bateria quântica digital" que usa bilhões de tubos ainda menores (nanotubos).
Ao remover o gás ionizado dos minúsculos tubos, a equipe UIUC, liderado pelo Professor Associado Alfred W. Hubler, quer aproveitar os fortes campos elétricos para armazenar eletricidade. Quando o gás é removido, o vácuo dentro dos nanotubos atua como um isolante para armazenar o campo elétrico. O professor Hubler diz que o dispositivo pode armazenar duas vezes mais eletricidade do que as baterias convencionais, e pode armazenar informações digitais ao mesmo tempo.
A bateria é denominada bateria quântica digital porque opera em escala quântica, aprisionar o forte campo elétrico gerado quando elétrons de carga negativa circundam prótons carregados positivamente dentro de um átomo. O dispositivo aproveita a maneira mais eficaz de armazenar energia, que está nas ligações entre os átomos. (A energia da gasolina e do querosene é mantida da mesma forma.)
Os nanotubos de polarização reversa da bateria são muito mais fortes e menores do que os tubos de plasma e contêm pouco ou nenhum gás. Hubler disse que os tubos teriam cinco nanômetros de comprimento e bilhões deles seriam embalados juntos para fornecer energia suficiente para a maioria dos dispositivos eletrônicos de 15 V.
Cada nanotubo também pode representar um pouco de informação (0 ou 1, dependendo se o tubo está eletricamente carregado ou não). Isso significa que o dispositivo pode ser usado para armazenar informações digitais, como uma unidade flash. Hubler disse que uma unidade flash usa a menor quantidade de energia para armazenar a carga, enquanto o dispositivo UIUC visaria a quantidade máxima possível de energia.
O estado do tubo de vácuo pode ser determinado sem descarregá-lo ou carregá-lo porque um MOSFET (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico) é inserido na parede do tubo para detectar o estado dentro do tubo. Cada tubo tem uma porta de energia e uma porta de informação, que é um arranjo semelhante aos portões flutuantes e de controle em uma unidade flash. Os portões permitem que os nanotubos sejam usados para armazenar informações e energia.
O Professor Hubler é o Diretor do Centro de Pesquisa de Sistemas Complexos da UIUC. O artigo de pesquisa será publicado na revista Complexidade , para o qual o professor Hubler é um editor executivo. O trabalho foi financiado por uma bolsa da National Science Foundation.
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