Was ist eine Nanoantenna?

Eine Nanoantenna oder Nantenna ist eine Idee für eine Art Sonnenzelle, die anstatt sichtbares Licht zu nutzen, um Elektrizität zu erzeugen, und in Infrarotstrahlung, die häufig als Wärme angesehen wird und über den sichtbaren Bereich für Menschen hinausgeht.Infrarotlicht wird von der Erde selbst und eine breite Palette von industriellen Prozessen als Abfallergie wie aus Kohlekraftwerken ausgestrahlt.Eine Version der Nanoantenna hat die Form eines mikroskopisch kleinen Goldquadrats oder einer Spirale von Metalldraht etwa 1/25 ^th Der Durchmesser eines menschlichen Haares, das in eine flexible Polyethylen -Plastikfolie eingebettet ist.Metalle wie Mangan und Kupfer wurden auch für die Nanoantena untersucht, und in der Forschung ab 2008 wurde gezeigt, dass die Geräte bei der Umwandlung der Frequenzen von Infrarotlicht, die sie erfassen, in elektrischer Energie umwandeln.

Solarstrahlung umfasst ein breites Spektrum über den sichtbaren Lichtbereich hinaus.Es wird geschätzt, dass 44% des von der Sonne emittierten Lichts mit 7% im ultravioletten Bereich und 49% im Infrarotbereich sichtbar sind.Wenn sichtbares Licht auf die Erdoberfläche oder ihre Atmosphäre auswirkt, verliert es dabei einen Großteil seiner Energie und wird später als längere Wellenlängen -Infrarotstrahlung wieder in den Raum zurückgegeben.Das Erfassen dieser Energie mit einem Nanoantenna -Array könnte zwei wichtige Zwecke erfüllen.Die Energie könnte verwendet werden, um zahlreiche elektronische Geräte mit Strom zu versorgen, und sie könnte auch von Geräten wie Computerservern und anderen Maschinen weggezogen werden, um sie kühl und effizient zu halten.

Eine der Einschränkungen der aktuellen Nanoantenna -Designs, die jedoch einschränken könnenDie Produktion eines Nanoantenna -Array -Systems für einige Zeit ist die Art des Infrarotlichts, bei hohen Frequenzen zu schwingen.Dies macht es notwendig, Gleichrichter in das System aufzubauen, das Wechselstrom -Infrarotsignale in DC -Strom (DC) umwandeln würde.Ein vergleichbarer Gleichrichter für die Arbeit mit einer Nanoantenna müsste mit einem Faktor von 1.000 von aktuellen Modellen skaliert werden, die ab 2011 auf dem Markt existieren, um effektiv zu funktionieren, und diese Technologie wurde noch nicht entwickelt.Ein alternativer Ansatz wäre die Erzeugung einer entsprechenden Antenne selbst, die eine Kombination aus Nanoantenna- und Nano-Rektifikator wäre und die Infrarotfrequenzen auf natürliche Weise regulieren würde.Zellen können sie zu einem revolutionären Sprung nach vorne machen.Ihre Effizienz bei der Umwandlung von Licht ist viel höher als die Standard -Photovoltaik -Solarzellen, die ab 2011 für Einzelhandelsversionen bis zu nur etwa 15% liegenEin Panel, um zwei verschiedene Wellenlängen von jeder Seite gleichzeitig zu erfassen.

Möglicherweise ist jedoch einer der wichtigsten Fortschritte gegenüber der traditionellen Solarzellentechnologie, dass die funktionellen Komponenten einer Nantena so gering sind, dass Arrays der Geräte in flexible Plastikfolien eingebettet werden könnten.Dieses Blatt könnte dann über eine Vielzahl von unregelmäßigen Oberflächen oder elektronischen Geräten gedehnt werden.In einer Forschungseinrichtung im Idaho National Laboratory (INL) in den USA wurden bereits Blatt Nanoantenna mit Quadraten etwa 3 Zoll x 3 Zoll breit (7,6 x 7,6 Zentimeter) erstellt, die jeweils jeweils etwa 260.000.000 Nantenna und Rollen von viel enthaltenGrößere Blätter sind möglich.