光學(xué)整流天線把光直接變成直流電
最近,美國佐治亞理工學(xué)院工程師開發(fā)出一種光學(xué)整流天線,能把光直接轉(zhuǎn)變成直流電。研究人員認(rèn)為,這一成果有望提供一種無需制冷的光檢測新技術(shù),也能收集廢熱轉(zhuǎn)化成電力,并最終成為利用太陽能的一條新途徑。
該光學(xué)整流天線能在5℃到77℃的溫度下工作,是以碳納米管作為天線,捕獲陽光或其他光源。當(dāng)光波撞擊納米管,產(chǎn)生的振蕩電荷會(huì)通過整流器,整流器以千兆赫茲的頻率開關(guān),產(chǎn)生微小的直流電。雖然目前設(shè)備的效率只有1%,但數(shù)十億整流天線排成陣列,就能產(chǎn)生強(qiáng)大電流。 整流天線開發(fā)于上世紀(jì)六七十年代,一般在10微米左右的波長范圍工作,而新的整流天線進(jìn)入到可見光范圍,要求天線和整流二極管足夠小,并能極快地捕獲電磁振蕩。該校喬治·伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院副教授巴拉圖德·科拉解釋說:“整流天線本質(zhì)上是一個(gè)天線配上一個(gè)二極管,但到了可見光范圍,意味著用納米天線配上一個(gè)金屬—絕緣—金屬二極管。天線與二極管之間離得越近,效率就越高。所以,理想的結(jié)構(gòu)是把天線用作二極管中的金屬——這就是我們造的結(jié)構(gòu)! 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,研究人員先在導(dǎo)電基質(zhì)上生長出垂直對齊的碳納米管叢,再用多種納米制造技術(shù)造出了金屬—絕緣—金屬多層結(jié)構(gòu)的整流器。在工作中,光的振蕩波通過鈣—鋁電極并與納米管相互作用,納米管頂端的整流器能以飛秒速度開關(guān),讓天線產(chǎn)生的電子只從一個(gè)方向進(jìn)入電極。 科拉說,目前造出的整流天線還需提高效率,開放碳納米管實(shí)現(xiàn)多導(dǎo)電通道、降低電阻等將最終造出效率是目前兩倍、成本更低的太陽能電池。 研究人員還希望通過最優(yōu)化技術(shù)提高輸出功率,他們相信有商業(yè)價(jià)值的整流天線可能一年內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)。相關(guān)論文在線發(fā)表于9月29日(北京時(shí)間)的《自然·納米技術(shù)》上。 |
最新評論
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hit遠(yuǎn)方 2015-10-02 09:45會(huì)不會(huì)產(chǎn)生一種新的探測形式
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譚健 2015-10-03 08:18光學(xué)整流天線把光直接變成直流電這項(xiàng)技術(shù)有沒有得到廣泛的應(yīng)用呢?