Углеродные нанотрубки концентрируют световую энергию

Группа ученых Массачусетского технологического института под руководством адъюнкт-профессора Майкла Страно (Michael Strano) описала углеродные нанотрубчатые антенны, или "солнечных воронки", которые позволяют концентрировать поток света и повышают до 100 раз число фотонов, направляемых в солнечную батарею. Новая разработка имеет и другие применения, требующие концентрации света, например может использоваться в приборах ночного видения и телескопах.

Антенны состоят из волокнистых нитей длиной 10 и толщиной 4 микрон, содержащих около 30 млн углеродных нанотрубок. Волокно впервые построено из двух слоев нанотрубок с разной шириной запрещенной зоны. Внутренний слой антенны состоит из нанотрубок с небольшой шириной запрещенной зоны, нанотрубки во внешнем слое имеют большую ширину запрещенной зоны. При попадании света на антенну, возбуждаемые экситоны (квазичастица из электрона и дырки) устремляются в центр волокна, где они находятся на более низком энергетическом уровне, за счет чего достигается эффект концентрация фотонов.

В настоящее время волокно нанотрубок теряет около 13% поглощаемой энергии, ученые работают над снижением потерь до уровня 1%. Кроме того, предстоит создать механизм съема экситонов на внутреннем слое, после чего антенны можно будет применять как высокоэффективную альтернативу обычным фотогальваническим элементам для получения солнечной энергии.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365