Термоэлектрическому эффекту нашли применение от электроники до хирургии

Заживление раны под действием постоянного тока.

О том, что перепад температур способен генерировать электричество, известно уже около 200 лет. Но уж очень нестабилен температурный «дифференциал» (temperature difference), чтобы термоэлектрические генераторы (ТЭГ) имели какое-то применение.

Решение проблемы предложили сотрудники университета в г. Юмей (Китай). Они получили пленку, которая поглощает солнечный свет в широком диапазоне волн, благодаря чему резко повысили утилизацию нагревания. При этом тепло активно рассеивается с нижней холодной стороны ТЭГ, позволяя поддерживать разницу температур. Поглощение света идет в непрерывном режиме, даже ночью. Перепады температур генерировали напряжение, в разных режимах работы устройства, 166, 95 и 15 мВ (Для сравнения: нейрон создает мембранно-оболочечное напряжение порядка 70 мВ). При этом мощность ТЭГ достигала 880, 287 и 4 мВт/кв. м в течение суток. В статье, опубликованной в журнале Optica, авторы отмечают, что разработанная ими новая стратегия комбинирования солнечного нагревания с охлаждением окружающей небольшие ТЭГ среды идеально подходит для круглосуточной автономной генерации электроэнергии в режиме абсорбции/эмиссии.

Использование света позволило корейским ученым в г. Похане создать наноэкситонный транзистор с двухслойной гетероструктурой WSe2/MoWSe2 (TMD – Transition Metall Dichalcogenide).

Чип, трансформируемый с помощью «скольжения» золотых электродов на графене.  Иллюстрации Physorg

Моноатомный BiH похож на графен и его аналог гексагональный нитрид бора (hBN) – как молекула бензола. Ученым Калифорнийского университета в г. Ирвин удалось воплотить в жизнь давнюю мечту электронщиков о нейроморфных структурах. Известно, что живые нейросети постоянно перестраиваются за счет изменения связей-синапсов между клетками. Эти связи образуются всего лишь за 20 секунд. Это обеспечивает формирование памяти и на ее основе – обучения. Такого эффекта нельзя было ожидать от жестких контактов в чипе. Авторы использовали при создании своих трансформируемых (transformable) схем золотые нанопроводники, которые без трения перемещаются по поверхности hBN. Это позволяет репозиционировать схему уже после производства чипа (post-fabrication).

Еще один шаг в направлении создания электрооптического компьютера (ЕОС) сделан в Еврейском университете Иерусалима. С помощью разницы сопротивления обычного металлооксидного полупроводника авторы получили новый тип светодиода с микрокольцом оптического резонатора, способного хранить память (memory device).

Электроника дала возможность резко снизить потребление энергии. Поэтому найдут широкое применение ТЭГи, пусть и точечно, особенно применительно к живым тканям и клеткам. Поэтому можно понять ученых Фрайбургского университета в Баден-Вюртемберге, которые предложили использовать постоянный ток для лечения кожных ран. Однонаправленная электрическая стимуляция у здоровых и диабетиков резко повысила скорость затягивания ран.

Быстрое затягивание ран способствует предупреждению их нагноения, с которым приходится бороться с помощью антибиотиков. Биоинженеры Корнеллского университета в г. Итака (США) создали микросистему определения чувствительности микробов к антибиотику. Система позволила сократить тестирование с 16–20 до 4–5 часов с точностью 91,75% при анализе бактерий. Опыты проводились на собаках. Для диагностики с помощью светящегося вещества авторы использовали особенности бактериального метаболизма.