Cos'è una nanoantenna?

Una nanoantenna, o Nantenna, è un'idea per un tipo di cella solare che, invece di sfruttare la luce visibile per creare elettricità, fa uso di radiazioni a infrarossi che sono spesso considerate calore ed esiste oltre la gamma visibile per l'uomo. La luce a infrarossi viene emessa dalla Terra stessa e una vasta gamma di processi industriali come energia dei rifiuti, come ad esempio dalle centrali elettriche a carbone. Una versione della nanoantenna prende la forma di un quadrato dorato microscopicamente o a spirale di metallo circa 1/25 ^{th il diametro di un capelli umano che è incorporato in un foglio di plastica in polietilene flessibile. Anche i metalli come il manganese e il rame sono stati studiati per la nanoantenna e, nella ricerca a partire dal 2008, i dispositivi hanno dimostrato di essere efficienti fino al 92% nel convertire le frequenze della luce a infrarossi che catturano in energia elettrica.}

Radiazione solare si estende su un ampio spettroOltre la gamma visibile di luce. Si stima che il 44% della luce emessa dal sole sia visibile con il 7% nell'intervallo ultravioletto e il 49% nell'intervallo a infrarossi. Quando la luce visibile influisce con la superficie della terra o della sua atmosfera, perde gran parte della sua energia nel processo e la maggior parte di ciò viene successivamente emessa nello spazio come radiazione a infrarossi a lunghezza d'onda più lunga. Catturare questa energia usando un array di nanoantenna potrebbe servire a due scopi importanti. L'energia potrebbe essere utilizzata per alimentare numerosi dispositivi elettronici e potrebbe anche essere allontanata da apparecchiature come server di computer e altri macchinari per mantenerlo fresco e funzionante in modo efficiente.

Una delle limitazioni degli attuali progetti di nanoantenna, tuttavia, che può limitare la produzione di un sistema di array di nanoantenna per qualche tempo a venire, è la natura della luce a infrarossi di oscillare ad alte frequenze. Ciò rende necessario costruire raddrizzatori nel sistema che convertiranno i segnali a infrarossi di corrente alternata (AC) in DPotenza di corrente IRect (DC). Un raddrizzatore comparabile per lavorare con una nanoantenna dovrebbe essere ridimensionato di un fattore di 1.000 dai modelli attuali esistenti sul mercato a partire dal 2011 per funzionare in modo efficace e questa tecnologia non è stata ancora sviluppata. Un approccio alternativo sarebbe quello di creare un'antenna rettificante stessa, che sarebbe una combinazione di nanoantenna e nano-rectificatore e che regolerebbe naturalmente le frequenze a infrarossi.

I vantaggi della creazione di componenti di celle solari di dimensioni nanoscopiche sulle tradizionali celle solari del wafer di silicio possono renderle un salto rivoluzionario in avanti. La loro efficienza nella conversione della luce è molto più alta delle celle solari fotovoltaiche standard che vanno fino a circa il 15% per le versioni di vendita al dettaglio a partire dal 2011. Una cella solare di nanoantenna potrebbe essere configurata per catturare lunghezze d'onda specifiche della luce a infrarossi e potrebbero essere posizionate su entrambi i lati di un pannello per catturare due diverse lunghezze d'onda da ciascuna parte contemporaneamente.

forse uno di thE i progressi più importanti rispetto alla tradizionale tecnologia delle celle solari, tuttavia, è che i componenti funzionali di una Nantenna sono abbastanza piccoli da poter le matrici dei dispositivi potrebbero essere incorporati in teli di plastica flessibili. Questo foglio potrebbe quindi essere allungato su un'ampia varietà di superfici irregolari o dispositivi elettronici. In una struttura di ricerca presso l'Idaho National Laboratory (INL) negli Stati Uniti, sono già stati creati fogli di nanoantenna con quadrati di circa 3 pollici per 3 pollici di larghezza (7,6 per 7,6 centimetri) che contengono ciascuno circa 260.000.000 di Nantenna ciascuno e rotoli di fogli molto più grandi.