Исследование повышает эффективность и стабильность оптических ректенн

В конечном счете исследователи верят своему дизайну устройства – комбинация углеродной антенны нанотрубки и диодного ректификатора – могла конкурировать с обычными фотогальваническими технологиями для того, чтобы выработать электроэнергию от солнечного света и других источников. Та же самая технология, используемая в ректеннах, могла также непосредственно преобразовать тепловую энергию в электричество.

«Эта работа берет значительное, прыгают вперед и в фундаментальном понимании и в практической эффективности для оптического устройства ректенны», сказал Баратунде Кола, адъюнкт-профессор в Школе Джорджа В. Вудраффа Машиностроения в Технологическом институте штата Джорджия. «Это открывает эту технологию еще многим исследователям, которые могут объединить усилия с нами, чтобы продвинуть оптическую технологию ректенны, чтобы помочь привести диапазон в действие заявлений, включая космический полет».Об исследовании сообщают 26 января в журнале Advanced Electronic Materials.

Работа была поддержана Исследовательским управлением армии США в соответствии с Молодой Программой Следователя, и Национальным научным фондом.Оптические ректенны управляют сцеплением электромагнитным полем света к антенне, в этом случае множество мультистенных углеродных нанотрубок, концы которых были открыты. Электромагнитное поле создает колебание в антенне, производя переменный поток электронов.

Когда электронный поток достигает пика в одном конце антенны, диодных завершений, заманивая электроны в ловушку, затем вновь открылся, чтобы захватить следующее колебание, создавая электрический ток.Переключение должно произойти на частотах терагерца, чтобы соответствовать свету.

Соединение между антенной и диодом должно обеспечить минимальное сопротивление электронам, текущим через него, в то время как открытый, все же предотвратить утечку, в то время как закрыто.«Название игры максимизирует количество электронов, которые входят в азарт в углеродной нанотрубке и затем наличии выключателя, который достаточно быстр, чтобы захватить их на их пике», объяснил Кола. «Чем быстрее Вы переключаетесь, тем больше электронов Вы можете уловить смысл одна сторона колебания».Чтобы обеспечить низкую функцию работы – непринужденность электронного потока – исследователи первоначально использовали кальций в качестве металла в их окисном изоляторе – металлическое диодное соединение.

Но кальций расщепляется быстро в воздухе, означая, что устройство должно было быть заключено в капсулу во время операции – и изготовлено в перчаточном боксе. Это сделало оптическую ректенну и непрактичной для большинства заявлений и трудной изготовить.Так Кола, Научный сотрудник Выпускника NSF Эрик Андерсон и Инженер-исследователь Томас Боер заменили кальций алюминием и попробовали множество окисных материалов по углеродным нанотрубкам прежде, чем обосноваться на материале двойного слоя, состоявшем из глинозема (Al2O3) и гафниевый диоксид (HfO2). Покрытие комбинации для углеродного соединения нанотрубки, созданного посредством атомного процесса смещения, предоставляет кванту механические электронные свойства туннелирования, требуемые разработкой окисные электронные свойства вместо металлов, который позволяет воздуху стабильные металлы с более высокими функциями работы, чем кальций, который будет использоваться.

Ректенны, изготовленные с новой комбинацией, остались функциональными столько, сколько год. Другие металлические окиси могли также использоваться, сказал Кола.Исследователи также спроектировали наклон холма вниз, который электроны падают в процессе туннелирования. Это также помогло увеличить эффективность и позволяет использование множества окисных материалов.

Новый дизайн также увеличил асимметрию диодов, которые повысили эффективность.«Работая с окисной электронной близостью, мы смогли увеличить асимметрию больше, чем в десять раз, делая этот диодный дизайн более привлекательным», сказал Кола. «Это действительно, где мы получили выгоду эффективности в этой новой версии устройства».Оптические ректенны могли теоретически конкурировать с фотогальваническими материалами для преобразования солнечного света в электричество. Материалы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ управляют использованием различного принципа, в который фотоны пробивают электроны от атомов определенных материалов.

Электроны собраны в электрический ток.В сентябре 2015 в журнале Nature Nanotechnology, Кола и Боер сообщили о первой оптической ректенне – устройство, которое предлагалось теоретически больше 40 лет, но никогда не демонстрировало.Ранняя версия явилась в произведенной энергии журнала в уровни микро-В.

Ректенна теперь производит энергию в диапазоне милливольта, и конверсионная эффективность пошла от 10 (-5) к 10 (-3) – все еще очень низко, но значительная выгода.«Хотя все еще есть комната для существенного улучшения, это помещает напряжение в диапазон, где Вы видели, что оптические ректенны управляли датчиками малой мощности», сказал Кола. «Есть много шагов геометрии устройства, которые Вы могли сделать, чтобы сделать что-то полезное с оптической ректенной сегодня в управляемых напряжением устройствах, которые не требуют значительного тока».Кола полагает, что ректенны могли быть полезны для включения Интернета вещей устройства, особенно если они могут использоваться, чтобы выработать электроэнергию от очищенной тепловой энергии. Для преобразования тепла к электричеству принцип совпадает с для света – завоевание колебаний в области с широкополосной углеродной антенной нанотрубки.

«Люди были взволнованы термоэлектрическими генераторами, но есть много ограничений на получение системы, которая работает эффективно», сказал он. «Мы полагаем, что технология ректенны будет лучшим подходом для сбора урожая тепла экономно».В будущей работе исследовательская группа надеется оптимизировать операцию по антенне и улучшить их теоретическое понимание того, как ректенна работает, позволяя дальнейшую оптимизацию.

Однажды, надежды Колы, устройства помогут ускорить космический полет, производя энергию для электрических охотников, которые повысят космический корабль.«Наша игра конца должна видеть углеродную нанотрубку оптические ректенны, работающие над Марсом и в космическом корабле, который берет нас на Марс», сказал он.


12 комментариев к “Исследование повышает эффективность и стабильность оптических ректенн”

  1. Янишина Рада

    Распил бабла.. И больше ничего.

  2. Юрий Проклович

    воровал? в каких моментах можно по факту?

  3. Товарищ Швондер — 07.02.2015, 22:39
    Скажите, а коверканье слов и грамматические ошибки в словах "олень", " русский"- это от безграмотности, или вы под москвичей косите? ( В Москве, знаете ли "акают"). Или это должно подчеркнуть ваше величие? Всегда хотел у свидомого спросить, интересно просто.===== Я не свидомый, но отвечу на Ваш вопрос. Пока наблюдаю коверканье слов у вас. Алень – это кликуха тупого россейского тролля, но никак не русских людей. Я этим пользуюсь. Или предложите синонимы?

  4. США в 9 раз увеличит закупку артиллерийских снарядов…

  5. Корявов Владислав

    Точно правильно ! КаЗЕла Зелю – наХ и его шайку * Слуга урода*!!!

  6. Можаева Анастасия

    Нет экономики – нет на нее негативного влияния, рецепт прост.

  7. Закревский Александр

    Свинья , повесься в знак протеста !

  8. будут шмагать тех кто поупоротсвует пахать на вотчины олигархата… Что не понятно? 6)

  9. Витаева Мария Владиленовна

    пропаганда советов…. если б назвали там…самогон по советскому госту еще бы может и проконало 🙂

  10. Яцко Виктория Юлиевна

    Ей , алени – рогоносные, вы по теме высказывайтесь. Не уводите в сторону. Как вам сбор нравится или нет? А в чей карман он пойдет? В тот , что от *Платона*? (Гоблину ,полагаю , пол руки покажут) А как его назовут? Предлагаю назвать этот сбор * Диоген*

Комментарии закрыты.