Результаты исследования, подтвержденные как компьютерным моделированием, так и экспериментально, опубликованы в журнале Advanced Optical Materials. Руководителем проекта является Магнус Йонссон, доцент, возглавляющий исследовательскую группу по органической фотонике и нанооптике в вышеупомянутой лаборатории Университета Линчепинга.
Ранее вместе со своими коллегами из Университета Гетеборга Магнус Йонссон и его команда разработали небольшие наноантенны, которые поглощают солнечный свет и выделяют тепло. А теперь создан крошечный оптический генератор, который состоит из множества наноантенн, включенных в структуру пироэлектрической пленки.
Пироэлектрическая пленка – это такой материал, который выдает напряжение при его нагревании или охлаждении. Изменение температуры приводит к генерации электрического тока. А сами антенны представляют собой золотые диски диаметром 160 нм (0,16 мкм). Они помещаются на специальную подложку и покрываются полимерной пленкой для создания пироэлектрических свойств.
Миллиарды наноантенн могут быть равномерно расположены на сколь угодно больших площадях. Расстояние между этими дисками в нашем случае составляет около 0,3 микрометра. Мы использовали для изготовления антенн золото и серебро, но их также можно сделать из алюминия или меди, – говорит Магнус Йонссон.
Антенны генерируют тепло, которое затем преобразуется в электричество с помощью полимера. Правда, сначала необходимо поляризовать полимерную пленку, чтобы создать на ней диполь с явной разницей между положительным и отрицательным зарядами. Степень поляризации влияет на величину генерируемой мощности, а толщина полимерной пленки, по-видимому, вообще не имеет никакого значения.
Такую пленку нужно разместить в не слишком плотной тени дерева. Ветер колышет ветки, различные участки оптического генератора оказываются то на солнечном свету, в тени от листьев, и это создает в нем множество небольших электрических импульсов, в совокупности дающих ток.
Исследования находятся на ранней стадии, но в будущем мы сможем использовать естественные колебания между солнечным светом и тенью под деревьями для электрогенерации, – говорит Магнус Йонссон.