Patent US20190043624A1 - Enhanced Electron Screening Through Plasmon Oscillations - Google-University of Maryland

Verbesserte Elektronenabschirmung durch Plasmonschwingungen

Patent
Patentnummer	US20190043624A1
Bezeichnung	Enhanced Electron Screening Through Plasmon Oscillations
Anmelder	Google University of Maryland
Erfinder	David K. Fork Jeremy N. Munday Tarun Narayan Joseph B. Murray
Anmeldetag	03.08.2017
Veröffentlichungstag	07.02.2019
Erteilungstag	Anmeldung anhängig

„Eine verbesserte Abschirmung der Coulomb-Abstoßung rund um die Kerne leichter Elemente wird dadurch erreicht, dass elektromagnetische (EM) Strahlung dazu verwendet wird, in Zielstrukturen (z. B. Nanopartikeln) Plasmonenschwingungen auf eine Weise zu induzieren, dass in lokalisierten Bereichen der Zielstrukturen Elektronenwolken hoher Dichte erzeugt werden, wodurch rund um die in den lokalisierten Bereichen befindlichen Atome leichter Elemente Ladungsdichtevariationen erzeugt werden. Jede Zielstruktur enthält einen elektrisch leitfähigen Körper mit leichten Elementen (z. B. ein Metallhydrid/Deuterid/Tritid), der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf die angewandte EM-Strahlung Plasmonenschwingungen erfährt. Die induzierten Schwingungen bewirken, dass in der lokalisierten Region freie Elektronen konvergieren, wodurch kurzlebige hohe Elektronenladungsdichten erzeugt werden, die die Abschirmung der Coulomb-Abstoßung rund um die in den lokalisierten Regionen befindlichen Atome des leichten Elements (z.B. Deuterium) verstärken. Es werden verschiedene Systeme beschrieben, die geeignet sind, eine verbesserte Abschirmung der Coulomb-Abstoßung zu realisieren, und es werden verschiedene Zusammensetzungen und Konfigurationen der Nanostruktur offengelegt, die dazu dienen, die Fusionsreaktionsraten weiter zu erhöhen.“

…

„Jede Zielstruktur umfasst einen integralen (d. h. einteiligen, elektrisch isolierten) Körper, der im Wesentlichen aus einem elektrisch leitenden Material (z. B. einem Metallhydrid) besteht und eine Oberfläche aufweist, die von dielektrischem Material (z. B. Vakuum, ein gasförmiges Dielektrikum wie Luft, ein festes dielektrisches Material oder ein flüssiges dielektrisches Material) umgrenzt ist, wobei der integrale Körper so konfiguriert ist, dass er Plasmonschwingungen ausgesetzt ist. Der integrale Körper kann (z. B. aufgrund seiner Zusammensetzung, Größe und Form) ferner so konfiguriert sein, dass er bei einer entsprechenden Plasmonresonanzfrequenz resonanten Plasmonschwingungen ausgesetzt ist. Dabei durchläuft die Amplitude der dynamischen Ladungsdichtevariation ein Maximum als Funktion der Frequenz im Ansprechen auf EM-Strahlung, die mit einer entsprechenden (z. B. passenden) Anregungsfrequenz erzeugt wird. Die induzierten Plasmonenschwingungen bewirken, dass freie Elektronen in zwei oder mehr lokalisierten Bereichen der Zielstruktur (z. B. in einem ersten lokalisierten Bereich während eines ersten Halbzyklus der Plasmonschwingung und dann in einem zweiten lokalisierten Bereich während eines zweiten Halbzyklus der Plasmonschwingung) zu Haufen (Wolken) konvergieren. Bei ihrer Spitzenkonvergenz erzeugen die Elektronenwolken kurze, aber signifikant erhöhte Spitzenladungsdichtewerte in den lokalisierten Regionen, die mindestens 10% höher sind als die Ladungsdichtewerte im Ruhezustand (d. h. in Abwesenheit der angelegten EM-Strahlung). Diese flüchtigen Ladungsdichteniveaus werden genutzt, um die Abschirmung der Coulomb-Abstoßung um die Atome des leichten Elements (z. B. Deuterium) herum zu verstärken, welche sich in den lokalisierten Regionen befinden und somit von den dichten Elektronenwolken umgeben sind. Obwohl das Spitzenladungsdichteniveau nur in diesen relativ kleinen lokalisierten Bereichen jeder Zielstruktur für sehr kurze Zeiträume während jedes Plasmonenschwingungszyklus erhöht wird, erzeugen die Spitzenladungsdichteniveaus eine verbesserte Abschirmung der Coulomb-Abstoßung, die wesentlich höher ist als jene, die durch konventionelle (statische Ladungsdichte-) Abschirmungstechniken erreicht werden können. Die verbesserte Abschirmung der Coulomb-Abstoßung vergrößert den Fusionsquerschnitt und reduziert die Coulomb-Abstoßung zwischen leichten Elementkernen, die sich in den Elektronenwolken befinden. Dementsprechend werden durch die Konfiguration von Zielstrukturen und die Anwendung von EM-Strahlung auf dieselben zur Erzeugung von Plasmonenschwingungen in der oben beschriebenen Weise deutlich erhöhte Fusionsreaktionsraten im Vergleich zu konventionellen Ansätzen erreicht.“