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美国工程师开发出光学整流天线把光直接变成直流电
[日期:2015年10月9日   出处:科技日报      阅读:536 次]

科技日报北京9月29日电 (记者常丽君)最近,美国佐治亚理工学院工程师开发出一种光学整流天线,能把光直接转变成直流电。研究人员认为,这一成果有望提供一种无需制冷的光检测新技术,也能收集废热转化成电力,并最终成为利用太阳能的一条新途径。


  该光学整流天线能在5℃到77℃的温度下工作,是以碳纳米管作为天线,捕获阳光或其他光源。当光波撞击纳米管,产生的振荡电荷会通过整流器,整流器以千兆赫兹的频率开关,产生微小的直流电。虽然目前设备的效率只有1%,但数十亿整流天线排成阵列,就能产生强大电流。

  整流天线开发于上世纪六七十年代,一般在10微米左右的波长范围工作,而新的整流天线进入到可见光范围,要求天线和整流二极管足够小,并能极快地捕获电磁振荡。该校乔治·伍德拉夫机械工程学院副教授巴拉图德·科拉解释说:“整流天线本质上是一个天线配上一个二极管,但到了可见光范围,意味着用纳米天线配上一个金属-绝缘-金属二极管。天线与二极管之间离得越近,效率就越高。所以,理想的结构是把天线用作二极管中的金属--这就是我们造的结构。”

  据物理学家组织网报道,研究人员先在导电基质上生长出垂直对齐的碳纳米管丛,再用多种纳米制造技术造出了金属-绝缘-金属多层结构的整流器。在工作中,光的振荡波通过钙-铝电极并与纳米管相互作用,纳米管顶端的整流器能以飞秒速度开关,让天线产生的电子只从一个方向进入电极。

  科拉说,目前造出的整流天线还需提高效率,开放碳纳米管实现多导电通道、降低电阻等将最终造出效率是目前两倍、成本更低的太阳能电池。

  研究人员还希望通过最优化技术提高输出功率,他们相信有商业价值的整流天线可能一年内就会出现。相关论文在线发表于9月29日(北京时间)的《自然·纳米技术》上。

  总编辑圈点

  被寄予厚望的无线充电技术,主角就是整流天线,它可以把电磁波转化为能量。以前,整流天线只能接收微波;这回依靠纳米技术,整流天线突破极限,终于能够捕获可见光,很可能今后芯片既可用人工发送的微波供能,又能利用太阳光能,无限期地进行野外工作。那时不仅网络覆盖每个角落,手机用户也用不着移动电源了。



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