Наноантенна

Наноантенна

На́ноанте́нной называется устройство, которое накапливает солнечную энергию, построенное на основе выпрямляющей антенны. Идея использования антенн для сбора солнечной энергии была впервые предложена Робертом Бейли в 1972 году.

Наноантенна является коллектором электромагнитного излучения, предназначенным для поглощения энергии заданной длины волны, пропорциональной размеру наноантенны. В данный момент Национальная лаборатория штата Айдахо разработала наноантенны для поглощения длин волн в диапазоне 3-15 мкм, что соответствуют энергии фотонов 0.08-0.4 эВ. На основе теории антенн наноантенна может эффективно поглотить свет любой длины волны при условии, что размер наноантенны оптимизирован под конкретную длину волны. В идеале наноантенны наиболее подходят для поглощения света на длинах волн 0.4-1.6 мкм, потому что эти волны обладают большей энергией, чем инфракрасные (короткие волны), и они составляют около 85% солнечного спектра излучения (см. рис. 1).

История

В 1973 году Роберт Бэйли вместе с Джеймсом Флетчером запатентовали устройство под названием «электромагнитнитный преобразователь волн». Это устройство стало прародителем современных наноантенн.

В 1984 г. Элвин Маркс запатентовал устройство, в описании которого явно указано на использование субмикронных антенн в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую.

Устройство Маркса имело лучшие показатели и эффективность по сравнению с устройством Бейли.

В 1996 году Линь Гуан Х. первым представил доклад о резонансном поглощении света на специально подготовленных наноструктурах и детектировании света с частотой в видимом диапазоне. В 2002 году фирма ITN Energy Systems опубликовала отчёт о своей работе с оптическими антеннами в сочетании с высокочастотными диодами. ITN намеревалась разработать матрицу наноантенн с к.п.д. порядка нескольких процентов. Хотя они не увенчались успехом, вопросы, связанные с построением высокоэффективных наноантенн, нашли лучшее понимание. Исследования наноантенн. продолжаются.

Предстоящие исследования и цели

В интервью Национальному общественному радио д-р Новак заявил, что в недалёком будущем наноантенны будут использоваться в качестве источников питания автомобилей, зарядки сотовых телефонов и даже для охлаждения домов. По поводу последнего Новак заявил, что системы охлаждения будут работать, во-первых, как поглотители инфракрасного тепла, имеющегося в комнате, которое будет использоваться для генерации электроэнергии, вследствие чего эта электроэнергия будет использоваться для последующего охлаждения комнаты.