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トポロジー絶縁体が高伝導性と大量生産性を発揮

専門科学機関SLACの科学者チームは超薄型シートのエキゾチック素材を1000回曲げて紙のように折りたたんだときに高い伝導性を持ちながらも透明であることを証明しました。この事実はトポロジー絶縁体と呼ばれる珍しい素材が初めて実用化される可能性を示しています。この発見はオックスフォード大のユリン・チェン、そして有名な北京大のシェン・ペンとゾンファン・リウによるものでペンとチェンは発見時にはただの学生でしたが今回の件で博士号を与えられました。

トポロジー絶縁体を作る素材は「超薄型ビスマスセレニド」と呼ばれます。これは分子レベルの薄さのビスマスとセレニドのシートが5層になったユニットによってできており、各ユニット同士のつながりがゆるいことで折り畳みが可能です。トポロジー絶縁体は量子状態であると発見されたばかりで、インテリアは断絶されながら外側を電気が通る仕組みになっています。ビスマスとセレニドの作りは表面分子によるものがほとんどで、そのため伝導性も高くなっています。加えて他の導体とは違って熱も良く通します。通常電池セルのほとんどは表面電極は透明性に欠けるか、太陽の熱に耐えられません。一方でビスマスとセレニドは透明でいながら太陽熱に耐えうるだけの耐久性を持っており太陽エネルギーの利用における現在の問題点に解決を与えてくれる可能性を秘めています。

このユニークで効率的なビスマスとセレニドの利用法は商業用としても大量生産が可能である点が魅力です。赤外線光波動によって電話のデータが運ばれるため、コミュニケーション機器はもちろんのこと、太陽電池や赤外線センサー、宇宙関連システムやその他の科学装置にも応用が可能です。

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