| 0 |
|
Первую оптическую ректенну — устройство, сочетающее в себе функции антенны и выпрямителя, и служащее для преобразования света в постоянный ток, продемонстрировали инженеры Технологического института Джорджии (Georgia Tech).
Разработанные в 70-е годы прошлого века ректенны работали с длинами волн порядка десяти микрон. На то, чтобы сделать такое устройство для оптического диапазона учёным потребовалось почти полвека.
Оптические ректенны базируются на многостенных металлических углеродных нанотрубках (CNT) и выращенных прямо на них мельчайших выпрямительных диодах. Нанотрубки действуют как антенны, улавливающие свет от солнца и других источников.
Хотя эффективность продемонстрированных устройств не достигает и одного процента, массивы, состоящие из миллиардов ректенн, могут генерировать значительный ток. Со своей стороны, исследователи планируют повысить производительность этих устройств, применив методы оптимизации. Они рассчитывают, что смогут представить ректенны, обладающие коммерческим потенциалом, в течение ближайшего года.
Ректенны могут стать новой технологией для создания фотодетекторов, не нуждающихся в охлаждении, генераторов электроэнергии из рассеиваемого тепла, и более эффективных солнечных батарей.
«Мы сможем, в конечном итоге, получать солнечные элементы с удвоенной эффективностью, стоимость которых будет в десять раз меньше, — считает Баратунде Кола (Baratunde Cola), доцент Школы механического машиностроения Джорджа Вудруффа при Georgia Tech. — В качестве универсального, высокотемпературного (5-77 °C) детектора, эти ректенны могут стать революционной технологией, если мы сможем добиться однопроцентной эффективности. Ещё более высокий кпд позволил бы применить их в технологиях преобразования энергии и захвата энергии солнца».
По его мнению, простое улучшение качества изготовления структуры таких устройств может уменьшить их сопротивление на несколько порядков величины. «На основании того, что сделали другие, и теоретических прогнозов, я полагаю, что эти устройства могут иметь эффективность более 40%», — заявил Кола.
Изготовление оптических ректенн начинается с выращивания леса вертикальных углеродных нанотрубок на проводящей основе. Затем, методом химического осаждения из газовой фазы, CNT покрывают слоем оксида алюминия, действующим как изолятор. Завершает процесс нанесение на вершины нанотрубок оптически прозрачных слоёв кальция и алюминия. Разница работы выхода нанотрубок и кальция даёт электрический потенциал около двух вольт, позволяющий вытягивать возбужденные светом электроны из углеродных антенн.
Световые волны попадают в нанотрубки, проходя через прозрачный кальций-алюминиевый электрод. Переход металл-изолятор-металл на вершине CNT действует как выпрямитель, открываясь на фемтосекундные интервалы. Оперировать на петагерцевых частотах такому диоду диаметром 10 нм позволяет сверхмалая ёмкость, порядка нескольких аттофарад.
Исследование, проводившееся при поддержке оборонного агентства DARPA, было опубликовано во вчерашнем выпуске журнала Nature Nanotechnology.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
