Основанные на многостенных углеродных нанотрубках и изготовленных из них крошечных выпрямителях, оптические антенны-выпрямители могут открыть новую технологию для фотодетекторов, которые работают без необходимости охлаждения, коллекторов избыточной тепловой энергии, которые преобразуют отходящее тепло в электричество, и в конечном счете, новый способ эффективно собирать солнечную энергию.

В новых устройствах, разработанных инженерами Технологического института Джорджии, углеродные нанотрубки выступают в качестве антенн, собирающих свет от солнца или других источников. Как только волны света достигают антенн, они создают колебательный заряд, который движется через выпрямительные устройства, присоединенные к ним. Выпрямители включаются и выключаются с рекордно высокой частотой, измеряемой в петагерцах, создавая небольшой постоянный ток.

Миллиарды антенн-выпрямителей в массиве могут производить значительный ток, хотя эффективность устройства, продемонстрированного на сегодняшний день, остается ниже одного процента. Исследователи надеются повысить эту мощность методом оптимизации, и считают, что антенна-выпрямитель с коммерческим потенциалом может быть доступна в течение года.

«Мы могли бы в конечном итоге сделать солнечные батареи, которые в два раза эффективнее и по цене, которая в десять раз ниже, и для меня это возможность очень сильно изменить мир», сказал Баратунд Кола (Baratunde Cola), доцент школы машиностроения Технологического института Джорджии. «В качестве надежного детектора высокой температуры, эти антенны могут стать полностью революционной технологией, если мы сможем добраться до эффективности в один процент. Если мы сможем получить более высокую эффективность, то сможем применить их в технологии преобразования энергии и сбору солнечной энергии».

Исследование, поддерживаемое агентством перспективного планирования научно-исследовательских работ министерства обороны США (DARPA), ВМС США (SPAWAR) военной научно-исследовательской лабораторией, было опубликован 28 сентября в журнале Nature Nanotechnology.

Разработанная в период между 1960-ми и 1970-ми годами, антенна-выпрямитель работала с волнами, длиной не короче, чем десять микрон, но более чем 40 лет исследователи пытались сделать устройство, работающее на оптических волнах. Было много проблем: создание антенны достаточно малых для улавливания оптических волн размеров, изготовление соответствующего выпрямляющего диода сверх малого размера и неспособного работать достаточно быстро, чтобы уловить колебания электромагнитных волн. Но потенциал высокой эффективности и низкой стоимости заставлял ученых продолжать изучать эту технологию.