光學整流天線把光直接變成直流電
- 發佈時間：2015-09-30 01:30:54 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京9月29日電 （記者常麗君）最近，美國佐治亞理工學院工程師開發出一種光學整流天線，能把光直接轉變成直流電。研究人員認為，這一成果有望提供一種無需製冷的光檢測新技術，也能收集廢熱轉化成電力，並最終成為利用太陽能的一條新途徑。
該光學整流天線能在5℃到77℃的溫度下工作，是以碳奈米管作為天線，捕獲陽光或其他光源。當光波撞擊奈米管，産生的振蕩電荷會通過整流器，整流器以千兆赫茲的頻率開關，産生微小的直流電。雖然目前設備的效率只有1％，但數十億整流天線排成陣列，就能産生強大電流。
整流天線開發于上世紀六七十年代，一般在10微米左右的波長範圍工作，而新的整流天線進入到可見光範圍，要求天線和整流二極體足夠小，並能極快地捕獲電磁振蕩。該校喬治·伍德拉伕機械工程學院副教授巴拉圖德·科拉解釋説：“整流天線本質上是一個天線配上一個二極體，但到了可見光範圍，意味著用奈米天線配上一個金屬—絕緣—金屬二極體。天線與二極體之間離得越近，效率就越高。所以，理想的結構是把天線用作二極體中的金屬——這就是我們造的結構。”
據物理學家組織網報道，研究人員先在導電基質上生長出垂直對齊的碳奈米管叢，再用多種奈米製造技術造出了金屬—絕緣—金屬多層結構的整流器。在工作中，光的振蕩波通過鈣—鋁電極並與奈米管相互作用，奈米管頂端的整流器能以飛秒速度開關，讓天線産生的電子只從一個方向進入電極。
科拉説，目前造出的整流天線還需提高效率，開放碳奈米管實現多導電通道、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化技術提高輸出功率，他們相信有商業價值的整流天線可能一年內就會出現。相關論文線上發表于9月29日（北京時間）的《自然·奈米技術》上。
總編輯圈點
被寄予厚望的無線充電技術，主角就是整流天線，它可以把電磁波轉化為能量。以前，整流天線只能接收微波；這回依靠奈米技術，整流天線突破極限，終於能夠捕獲可見光，很可能今後晶片既可用人工發送的微波供能，又能利用太陽光能，無限期地進行野外工作。那時不僅網路覆蓋每個角落，手機用戶也用不著移動電源了。
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