Nanogestructureerde elektronenmantel

Onzichtbaarheidsmantels

Onzichtbaarheidsmantels worden gebruikt om objecten te verbergen voor elektromagnetische golven en zijn gemaakt van metamaterialen. Metamaterialen zijn kunstmatige structuren met speciale optische eigenschappen zoals negatieve brekingsindices die zo zijn gerangschikt dat inkomende lichtgolven soepel rond de mantel kunnen stromen en elkaar aan de andere kant kunnen ontmoeten alsof de mantel niet aanwezig was.

Elektronenmantel

Elektronen reizen normaal gesproken als golven over een bepaalde afstand voordat verstrooiing hun golffasen over een coherente transportlengte vernietigt en de deeltjes karakteristiek golfgedrag vertonen, zoals amplitudesuperpositie of interferentie. Het principe van onzichtbaarheidsmantels kan worden toegepast op elektronen die zijn gemaakt van kern-schil nanodeeltjesstructuren die zijn ingebed in een gastheerhalfgeleider die de elektronenstroom niet verstoort.

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een methode ontwikkeld om maak een elektronenmantel, of een object dat onzichtbaar is voor elektronen en gemaakt van een nanostructuur die ongeveer even groot is als de golflengte van elektronen zelf die rond de 10 nm ligt.

Volgens de onderzoekers is het elektron mantelontwerp dat de kern-schaal nanodeeltjes heeft, biedt in wezen meerdere interfaces waar elektronengolven worden gereflecteerd. Door zorgvuldige afstemming van de interfaces kunnen de meerdere gereflecteerde golven van de interfaces destructief met elkaar interfereren en de totale reflectie bijna perfect annuleren. De elektronengolven met de juiste energie kunnen door de nanodeeltjesstructuur reizen zonder te worden gereflecteerd, alsof er niets hen in de weg staat.

Gebruik

Dergelijke elektronenmantels kunnen worden gebruikt in toepassingen waar een hoge elektronenmobiliteit vereist is, zoals in halfgeleiderelektronica, om nieuwe elektronische apparaten te maken, zoals schakelaars die van de zichtbare naar de onzichtbare toestand gaan en zelfs helpen zich beter te ontwikkelen thermo-elektrische materialen voor verbeterde energiewinning en -conversie.