Современная электроника №3/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 21 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2024 реакции является демонстрация фор - мирования нанокластерных плёнок никеля -63 с градиентным распределе - нием наночастиц . В процессе реакции достигают двух эффектов . Во - первых , формируются покрытия с фиксирован - ной разностью потенциалов ( определя - ется разницей размеров наночастиц в выделенном направлении ); во - вторых , происходит преобразование энергии бета - распада 63Ni в ток электронов ( электрический ток ) без использова - ния дополнительных сложных для реа - лизации полупроводниковых систем . Исследование электрофизических свойств формируемой нанокластер - ной плёнки никеля и подбор опти - мальных параметров эксперимента для создания эффективного преобразова - теля энергии бета - распада 63Ni в элек - тричество впервые были опубликова - ны в журнале Applied Physics Letters коллективом авторов [7]. Поскольку наноструктурированные плёнки могут использоваться в качестве селективно - го фотоэмиттера – системы с перерас - пределённым спектром излучения в заданном спектральном диапазоне , процесс окисления плёнки приводил к образованию оксидной оболочки поверх металлического ядра нанокла - стера . Затем происходило формиро - вание совокупности металлических нанокластеров с их пространствен - ным распределением по размерам , но в одном слое ( оболочке ) оксида . Относи - тельно малые размеры нанокластеров (2–15 нм ) способствуют проявлению квантовых свойств полупроводнико - вых материалов с широким разбросом значений ширины запрещённой зоны , а это обеспечивает возможность эмис - сии фотонов заданной длины волны при нагреве и , следовательно , обеспе - чивает возможность коррекции спек - тра излучения под определённый диа - пазон длин волн . Это важное отличие перспективного открытия в разработке отечественных ученых , поэтому энер - гоэффективность и энергосбереже - ние современных тепловых источни - ков электроэнергии может выйти на новый уровень . Понимая конкурент - ное значение технологии , подобны - ми исследованиями занимаются во всём мире . Китайские успехи Китайский стартап Betavolt из Пеки - на представил первую в мире мини - атюрную аккумуляторную батарею с ядерной начинкой : модель BV-100. Первенство объясняют тем , что это первый случай , когда атомная энер - гия реализована в столь миниа - тюрной модели . Модуль размером 15×15×5 мм содержит 63 разновидно - сти атомов ( и ядер ) химических эле - ментов ( изотопов ). Отсюда и название батареи –« ядерная ». Миниатюризация – основной отличительный признак инновации . Батареи можно подклю - чать параллельно и последователь - но , создавая модули в электрической цепи для увеличения мощности источ - ника питания и суммарного напря - жения . Заявленная мощность одной батареи с изотопом никель -63 и алмаз - ными полупроводниками сравнима с источником автономного питания в 100 мкВт , а напряжение составляет 3 В постоянного тока [6]. Размеры бата - реи меньше средней монеты . На рис . 1 представлен внешний вид изделия . Принцип работы батареи основан на преобразовании энергии , выделя - емой при распаде изотопов , в электри - ческий ток . Соответственно , речь идёт об источнике энергии , у которого поня - тие саморазряда отсутствует вообще , а рабочий процесс начинается только после подключения в электрическую цепь ( при подключении к контактам батареи устройств нагрузки ). Изотопы никеля – разновидности химического элемента никеля , име - ющие разное количество нейтронов в ядре . Известны изотопы никеля с мас - совыми числами от 48 до 80 ( количе - ство протонов 28, нейтронов от 20 до 52) и 8 ядерных изомеров . Природный никель получил распространение как источник для ионизации захватом электрона ( ион - мобильная спектроме - трия , детекторы электронного захвата в газовой хроматографии ) и представ - ляет собой смесь пяти стабильных изо - топов : 58Ni ( изотопная распространён - ность – ИР – 68,27%), 60Ni ( ИР – 26,10%), 61Ni ( ИР – 1,13%), 62Ni ( ИР – 3,59%), 64Ni ( ИР – 0,91%). Среди искусствен - ных изотопов самые долгоживущие – 59Ni ( период полураспада 76 тыс . лет ) и 63Ni ( период полураспада порядка 100 лет ), а период полураспада неко - торых других изотопов не превышает нескольких суток . Дочерний изотоп – стабильный 63Cu – получают облуче - нием нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni. На рис . 2 представлена иллюстрация синтеза полураспада изотопов , приме - няемых в батарее BV-100. Используемый в новой атомной батарее Ni63 – наиболее перспектив - ный радионуклид в бета - вольтаи - ке : средняя энергия бета - частиц 63Ni 17,5 кэВ ( и максимальная энергия 67 кэВ ), период полураспада 100,1 лет ; к нему можно создать физическую защи - ту от мягкого бета - излучения источни - ка в миниатюрном элементе питания . Модуль BV-100 рекомендован к при - менению в широком спектре современ - ных электронных устройств : в сотовых Рис . 1. Внешний вид батареи BV-100 фирмы Betavolt Рис . 2. Иллюстрация синтеза полураспада изотопов , применяемых в батарее BV-100 Фотоэлектрический материал Охлаждение ( теплообмен со средой ) Токосъём Токосъём