(PhysOrg.com) -- Plasma-tv's zijn berucht om hun overmatig gebruik van elektriciteit, maar hetzelfde principe dat wordt gebruikt om high-definition beelden in de tv's te produceren, zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van een nieuw type batterij dat energie bespaart in plaats van verspilt.

Plasma-tv's bevatten miljoenen microbuisjes gevuld met geïoniseerd gas waardoor een elektrische stroom kan stromen. maar natuurkundigen van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign (UIUC) ontwikkelen wat zij een "digitale kwantumbatterij" noemen die miljarden nog kleinere buizen (nanobuisjes) gebruikt.

Door het geïoniseerde gas uit de kleine buisjes te verwijderen, het UIUC-team, onder leiding van universitair hoofddocent Alfred W. Hubler, wil profiteren van de sterke elektrische velden om elektriciteit op te slaan. Wanneer het gas wordt verwijderd, fungeert het vacuüm in de nanobuisjes als een isolator om het elektrische veld op te slaan. Professor Hubler zegt dat het apparaat twee keer zoveel elektriciteit kan opslaan als conventionele batterijen. en het kan tegelijkertijd digitale informatie opslaan.

De batterij wordt de digitale kwantumbatterij genoemd omdat deze op de kwantumschaal werkt, het vangen van het sterke elektrische veld dat wordt gegenereerd wanneer negatief geladen elektronen positief geladen protonen in een atoom omringen. Het apparaat maakt gebruik van de meest effectieve manier om energie op te slaan, die in de bindingen tussen atomen zit. (De energie in benzine en kerosine wordt op dezelfde manier vastgehouden.)

De reverse-bias nanobuisjes van de batterij zijn veel sterker en kleiner dan plasmabuizen en bevatten weinig of geen gas. Hubler zei dat de buizen vijf nanometer lang zouden zijn en miljarden van hen zouden worden samengepakt om genoeg stroom te leveren voor de meeste elektronische apparaten van 15 V.

Elke nanobuis kan ook een stukje informatie vertegenwoordigen (0 of 1, afhankelijk van of de buis elektrisch geladen is of niet). Dit betekent dat het apparaat kan worden gebruikt om digitale informatie op te slaan, zoals een flashstation. Hubler zei dat een flashdrive de kleinste hoeveelheid energie gebruikt om de lading op te slaan, terwijl het UIUC-apparaat zou streven naar de maximaal mogelijke hoeveelheid energie.

De toestand van de vacuümbuis kan worden bepaald zonder deze te ontladen of op te laden, omdat een MOSFET (metaaloxide-halfgeleider-veldeffecttransistor) in de wand van de buis wordt ingebracht om de toestand in de buis te detecteren. Elke buis heeft een energiepoort en een informatiepoort, wat een soortgelijke opstelling is als de zwevende en controlepoorten in een flashstation. Door de poorten kunnen de nanobuisjes worden gebruikt om informatie en energie op te slaan.

Professor Hubler is de directeur van het Center for Complex Systems Research aan de UIUC. Het onderzoekspaper wordt gepubliceerd in het tijdschrift Complexiteit , waarvoor professor Hubler een uitvoerend redacteur is. Het werk werd ondersteund door een National Science Foundation Grant.

© 2010 PhysOrg.com