Wat is een nanoantenna?

Een nanoantenna, of nantenna, is een idee voor een type zonnecel dat, in plaats van zichtbaar licht te benutten om elektriciteit te creëren, gebruik maakt van infraroodstraling die vaak wordt beschouwd als warmte en bestaat buiten het zichtbare bereik voor mensen.Infraroodlicht wordt uitgezonden door de aarde zelf en een breed scala aan industriële processen als afvalsenergie, zoals van kolengestookte energiecentrales.Eén versie van de nanoantenna neemt de vorm aan van een microscopisch klein gouden vierkant of spiraal van metaaldraad ongeveer 1/20 De diameter van een menselijk haar dat is ingebed in een flexibel polyethyleen plastic plaat.Metalen zoals mangaan en koper zijn ook bestudeerd voor de nanoantenna, en in onderzoek vanaf 2008 is de apparaten aangetoond zo hoog te zijn als 92% efficiënt in het omzetten van de frequenties van infraroodlicht die ze vastleggen in elektrische energie.

Zonnestraling omvat een breed spectrum voorbij het zichtbare lichtbereik.Naar schatting is 44% van het door de zon uitgestraalde licht zichtbaar met 7% in het ultraviolette bereik en 49% in het infraroodbereik.Wanneer zichtbaar licht invloed heeft op het aardoppervlak of zijn atmosfeer, verliest het veel van zijn energie in het proces en het grootste deel hiervan wordt later weer in de ruimte uitgestoten als langere golflengte -infraroodstraling.Het vastleggen van deze energie met behulp van een nanoantenna -array zou twee belangrijke doeleinden kunnen dienen.De energie kan worden gebruikt om talloze elektronische apparaten van stroom te voorzien, en het kan ook worden afgenomen van apparatuur zoals computerservers en andere machines om het koel te houden en efficiënt te werken.

Een van de beperkingen in de huidige nanoantenna -ontwerpen, die kunnen beperkenDe productie van een Nanoantenna -array -systeem is nog enige tijd de aard van infraroodlicht om te oscilleren bij hoge frequenties.Dit maakt het noodzakelijk om gelijkrichters in het systeem te bouwen dat wisselstroomsignalen (AC) infraroodsignalen zou omzetten om stroom (DC) vermogen te sturen.Een vergelijkbare gelijkrichter om met een nanoantenna te werken, zou moeten worden verkleind met een factor 1.000 van de huidige modellen die vanaf 2011 op de markt bestaan om effectief te functioneren, en deze technologie is nog niet ontwikkeld.Een alternatieve benadering zou zijn om een rectificerende antenne zelf te creëren, die een combinatie zou zijn van een nanoantenna en nano-rectificator, en die op natuurlijke wijze infraroodfrequenties zouden reguleren.

De voordelen van het creëren van nanoscopische solarcelcomponenten over traditionele siliciumwafer SolarCellen kunnen ze een revolutionaire sprong voorwaarts maken.Hun efficiëntie bij het omzetten van licht is veel hoger dan standaard fotovoltaïsche zonnecellen die vanaf 2011 slechts ongeveer 15% variëren voor retailversies.Een paneel om twee verschillende golflengten tegelijkertijd van elke zijde vast te leggen.

Misschien is een van de belangrijkste ontwikkelingen ten opzichte van traditionele zonneceltechnologie dat de functionele componenten van een nantenna klein genoeg zijn dat arrays van de apparaten kunnen worden ingebed in flexibele plastic plaatling.Dit laken kan dan worden uitgerekt over een breed scala aan onregelmatige oppervlakken of elektronische apparaten.In een onderzoeksfaciliteit aan het Idaho National Laboratory (INL) in de VS zijn al meer dan 3 inch breed (7,6 centimeter) gemaakt dat elk ongeveer 260.000.000 nantenne elk ongeveer 3 inch (7,6 bij 7,6 centimeter)grotere vellen zijn mogelijk.