Антенна-выпрямитель преобразует свет в постоянный ток

Антенна-выпрямитель преобразует свет в постоянный ток

Основанные на многостенных углеродных нанотрубках и изготовленных из них маленьких выпрямителях, оптические антенны-выпрямители смогут открыть новую разработку для фотодетекторов, каковые трудятся без необходимости охлаждения, коллекторов излишней тепловой энергии, каковые преобразуют отходящее тепло в электричество, и в конечном итоге, новый метод действенно собирать солнечную энергию.

В новых устройствах, созданных инженерами Технологического университета Джорджии, углеродные нанотрубки выступают в качестве антенн, собирающих свет от солнца или других источников. Когда волны света достигают антенн, они создают колебательный заряд, что движется через выпрямительные устройства, присоединенные к ним.

Выпрямители включаются и выключаются с рекордно высокой частотой, измеряемой в петагерцах, создавая маленький постоянный ток.

Миллиарды антенн-выпрямителей в массиве смогут создавать большой ток, не смотря на то, что эффективность устройства, показанного на сегодня, остается ниже одного процента. Исследователи сохраняют надежду повысить эту мощность способом оптимизации, и уверены в том, что антенна-выпрямитель с коммерческим потенциалом возможно дешева в течение года.

«Мы имели возможность бы в конечном счете сделать солнечные батареи, каковые вдвое действеннее и по цене, которая вдесятеро ниже, и для меня это возможность сильно поменять мир», сообщил Баратунд Кола (Baratunde Cola), доцент школы машиностроения Технологического университета Джорджии. «В качестве надежного детектора большой температуры, эти антенны смогут стать всецело революционной разработкой, в случае если мы сможем добраться до эффективности в один процент. В случае если мы сможем взять более высокую эффективность, то сможем применить их в технологии преобразования энергии и сбору солнечной энергии».

Изучение, поддерживаемое агентством перспективного планирования научно-исследовательских работ минобороны США (DARPA), ВМС США (SPAWAR) военной научно-исследовательской лабораторией, было опубликован 28 сентября в издании Nature Nanotechnology.

Созданная между 1960-ми и 1970-ми годами, антенна-выпрямитель трудилась с волнами, длиной не меньше, чем десять микрон, но более чем 40 лет исследователи пробовали сделать устройство, трудящееся на оптических волнах. Было большое количество неприятностей: создание антенны малых для улавливания оптических волн размеров, изготовление соответствующего выпрямляющего диода сверх малого размера и неспособного трудиться достаточно скоро, дабы уловить колебания электромагнитных волн.

Но потенциал низкой стоимости и высокой эффективности заставлял ученых изучать эту разработку.

Применяя железные многослойные углеродные нанотрубки и способы изготовления на наноуровне, соавторы и Кола работы Аша Шарма (Asha Sharma), Вирендра Сингх (Virendra Singh) и Томас Боугер (Thomas Bougher) сконструировали устройство, которое применяют волновую природу света, а не его свойства частицы. Они кроме этого совершили серию тестов и применяли свыше тысячи устройств, для получения тока и напряжения для подтверждения существования функций антенны-выпрямителя, каковые ранее были прогнозируемыми только теоретически.

Устройство трудится в диапазоне температур от 5 до 77 градусов по шкале Цельсия.

Изготовление антенн начинается с выращивания леса вертикально-ориентированных углеродных нанотрубок на проводящей подложке. Применяя газофазное химическое осаждение на атомарном слое, нанотрубки покрываются материалом из оксида алюминия, дабы изолировать их.

Наконец, употребляется физическое осаждение паров для нанесения оптически прозрачных узких слоев кальция, а после этого алюминий помещают на вершину леса нанотрубок. Отличие работы функций между нанотрубками и кальцием снабжает потенциал около двух электрон-вольт, достаточно, дабы вывести электроны из нанотрубок, в то время, когда они возбуждаются светом.

Кола разглядывает антенны-выпрямители как простое подтверждение работы теории. У него уже имеется идеи, как улучшить эффективность методом замены материалов, открывая углеродные нанотрубки, для уменьшения каналов сопротивления и множества проводимости в структурах.

«Мы думаем, что сможем уменьшить сопротивление на порядок, способ получения структуры устройства», сообщил он. «Основываясь на том, что сделали другие да и то, что теория показывает нам, я считаю, что эти устройства смогут достигнуть более чем 40 процентов эффективности».

Facepla.net по данным: news.gatech.edu

Сигнал постоянного тока на мотоцикл МИНСК


Похожие статьи, подобранные для Вас: