Japanska forskare har med hjälp av diamanthalvledare blivit först med att ta fram vakuumbaserad switchteknik, något som de i framtiden tror kommer att bidra till en ny energistrategi i Japan genom bland annat havsbaserad vindkraft och effektiv strömöverföring.
För att kunna förverkliga drömmen om smarta elnät och underlätta den förnyelsebara energins intåg på elmarknaden behövs kompakt utrustning för strömomvandling för att konvertera och styra spänning, ström och frekvens. Med dagens switchteknik, som använder sig av kisel och liknande material, behövs det extremt storskalig utrustning för strömomvandling för att kunna hantera höga spänningar. Detta har begränsat de praktiska tillämpningarna.
En möjlig lösning på problemet är vakuumbaserad switchteknik, som tack vare att vakuum har överlägset högre dielektrisk spänning än halvledare kan klara av mycket höga spänningar samtidigt som tekniken är effektiv och kompakt. För att kunna utnyttja vakuum inom switchtekniken krävs emellertid att man genom elektronemission kan leda en ström genom vakuumet.
En grupp bestående av forskare vid de japanska forskningsinstitutionerna National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) och National Institute for Materials Science (NIMS) har lyckats visa att elektronemission till ett vakuum kan åstadkommas genom att en diamantyta täcks med väteatomer. Tack vare detta har gruppen för första gången lyckats tillverka och demonstrera vakuumbaserad switchteknik, som använder en diamanthalvledare som elektronemissionskälla.
De japanska forskarna har bekräftat att switchtekniken fungerar vid en spänning på 10 kilovolt. Om detta kan tiodubblas skulle det vara teoretiskt möjligt med utrustning för strömomvandling som endast är en tiondel så stor som dagens utrustning.
