美國開發光學整流天線 把光直接變成直流電

    美國佐治亞理工學院工程師日前開發出一種光學整流天線，能把光直接轉變成直流電。這一成果有望提供一種無須制冷的光檢測新技術，也能收集廢熱轉化成電力，并最終成為利用太陽能的一條新途徑。

    該光學整流天線能在5℃到77℃的溫度下工作，是以碳納米管作為天線，捕獲陽光或其他光源。當光波撞擊納米管，產生的振蕩電荷會通過整流器，整流器以千兆赫茲的頻率開關，產生微小的直流電。雖然目前設備的效率只有1%，但數十億整流天線排成陣列，就能產生強大電流。

    整流天線開發于20世紀六七十年代，一般在10微米左右的波長范圍工作，而新的整流天線進入到可見光范圍，要求天線和整流二極管足夠小，并能極快地捕獲電磁振蕩。該校喬治·伍德拉夫機械工程學院副教授巴拉圖德·科拉解釋說，整流天線本質上是一個天線配上一個二極管，但到了可見光范圍，意味著用納米天線配上一個金屬-絕緣-金屬二極管。天線與二極管之間離得越近，效率就越高。所以，理想的結構是把天線用作二極管中的金屬——這就是我們造的結構。

    研究人員先在導電基質上生長出垂直對齊的碳納米管叢，再用多種納米制造技術造出了金屬-絕緣-金屬多層結構的整流器。在工作中，光的振蕩波通過鈣-鋁電極并與納米管相互作用，納米管頂端的整流器能以飛秒速度開關，讓天線產生的電子只從一個方向進入電極。科拉說，目前造出的整流天線還需提高效率，開放碳納米管實現多導電通道、降低電阻等將最終造出效率是目前兩倍、成本更低的太陽能電池。研究人員還希望通過最優化技術提高輸出功率，他們相信有商業價值的整流天線可能一年內就會出現。<