Наноантенна поглощает солнечный спектр

antНаноантенна — это устройство для накопления энергии Солнца, которое построена на базе антенны-выпрямителя. Использовать антенну для сбора энергии солнца впервые предложил Роберт Бейли в 1972 году.

Антенна является собирателем электромагнитного излучения, который нужен для поглощения энергии определенных длин волн, которые пропорциональны размерам антенны. Сейчас в штате Айдахо разработана наноантенна для поглощения волн в интервале 3-15 мкм, это равно энергии фотонов 0.08-0.4 эВ.

Наноантенна может эффективно поглощать свет с любой длиной волны, если основываться на теории всех антенн, при условии, что ее размер будет подстроен под конкретную длину волны. В идеальном случае наноантенны используют для поглощения на длинах волн 0.4-1.6 мкм, ведь данные волны имеют большую энергию, нежели инфракрасные, и из них состоит 85% солнечного спектра. Наноантенны работают по теории, лежащей в основ выпрямляющих антенн. Свет, падающий на антенну, вызывает в ней колебания электронов, они движутся вперед-взад с той же частотой, что и поток входящего света. Это основывается на колебаниях электрического поля от входящей волны. Движущиеся электроны создают переменный ток в антенной цепи. Чтобы преобразовать его в постоянный, необходимо произвести его детекцию, выполняемую обычно с помощью диода-выпрямителя.

После преобразования ток может использоваться для питания внешних воздействий. Такие антенны смогут использоваться для питания телефона Samsung Galaxy Grand Duos и других мобильных устройств. Резонансная частота наноантенны (то есть та, при которой импеданс ниже всего, а эффективность выше) возрастает линейно в зависимости от размеров антенны, согласно теории антенн СВЧ.

Длина волн спектра солнца лежит в диапазоне от 0.3-2.0 мкм. То есть чтобы выпрямляющая антенна могла эффективно накапливать электромагнитные волны солнечного спектра, ее элементы должны быть по размеру около сотен нанометров. Но на частотах, которые выше инфракрасного спектра, весь ток проходит вблизи проводниковой поверхности, это уменьшает эффективную площадь проводника и увеличивает сопротивление. Эффект назван «скин-эффект». Для избежания потерь мощности в наноантеннах используют туннельные металл/диэлектрик/металл — диоды.


Добавить комментарий