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, die infrarot -Strahlung verwendet wird, die häufig als Wärme angesehen wird und über den sichtbaren Bereich für den Menschen hinaus existiert. Infrarotlicht wird von der Erde selbst und einer Vielzahl von industriellen Prozessen als Abfallergie wie aus Kohlekraftwerken ausgestrahlt. Eine Version der Nanoantenna hat die Form eines mikroskopisch kleinen Goldquadrats oder einer Spirale des Metalldrahtes etwa 1/25 th den 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
Solarstrahlung erstreckt sich über ein breites Spektrumüber 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 viel 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 bei den aktuellen Nanoantenna -Designs, die die Produktion eines Nanoantenna -Array -Systems für einige Zeit einschränken können, ist die Art des Infrarotlichts, bei hohen Frequenzen zu oszillieren. Dies macht es notwendig, Gleichrichter in das System aufzubauen, das Wechselstrom -Infrarotsignale in D konvertieren würdeIRECT -Strom (DC). 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 es, eine entsprechende Antenne selbst zu erzeugen, die eine Kombination aus Nanoantenna und Nano-Rektifikator wäre und die Infrarotfrequenzen natürlich regulieren würde.
Die Vorteile der Erzeugung nanoskopisch großer Solarzellenkomponenten gegenüber traditionellen Solarzellen mit Siliziumwafer 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% liegen. Eine Nanoantenna -Solarzelle konnte konfiguriert werden, um spezifische Wellenlängen von Infrarotlicht zu erfassen, und könnte auf beiden Seiten eines Panels gleichzeitig von jeder Seite von jeder Seite erfasst werden.
Vielleicht einer davonDie wichtigste Fortschritte gegenüber der traditionellen Solarzellentechnologie sind jedoch, 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 des Idaho National Laboratory (INL) in den USA wurden bereits Blätter von Nanoantenna mit Quadraten mit einer Breite von 3 Zoll und 3 Zoll (7,6 x 7,6 Zentimeter) erstellt, die jeweils jeweils etwa 260.000.000 Nantenna enthalten und Rollen von größeren Blättern möglich sind.