在實現(xiàn)實用價值之前，盡管還需要做大量的工作，但一項新的研究發(fā)現(xiàn)，世界上最高效的光學矩形天線從余熱中獲取的能量達到了以前設備的100多倍。

Rectennas是“整流天線”的縮寫——接收電磁波就像汽車天線一樣。當整流天線接收到信號時，它會產(chǎn)生振蕩電荷，通過連接的整流二極管。然后這些整流器將這些波動轉(zhuǎn)化為直流電。

理論上，矩形天線可以從通常會被浪費的熱量中獲取能量。這項研究的主要作者、科羅拉多大學博爾德分校的電氣工程師Amina Belkadi說：“如果這些技術(shù)能夠幫助應對氣候變化，那就太好了。你可以想象把它們加到太陽能電池里，這樣你就能從中獲得更多的能量?！?/p>

此次，研究人員設計了迄今首個能夠發(fā)電的整流天線。Amina Belkadi表示：“我們首次證明了，在能量收集整流天線中電子發(fā)生了共振隧穿?！?/p>

現(xiàn)在，Belkadi和她的同事們發(fā)現(xiàn)了一種方法，利用一種量子效應，大大提高了光學矩形天線的效率，這種量子效應大致相當于電子穿墻而過。他們在5月18日的《自然通訊（Nature Communications）》雜志上詳細介紹了他們的研究結(jié)果。

在傳統(tǒng)整流天線中，電子必須通過絕緣體才能發(fā)電。這些絕緣體給設備增加了很大電阻，減少了可輸出電量。而在最新研究中，他們在設備上增加了兩個絕緣體，而不是一個。這產(chǎn)生一種叫作量子“阱”的效應。如果電子以恰到好處的能量擊中這個阱，就可以利用它穿過兩個絕緣體，且在這個過程中不會遇到任何阻力?！叭绻氵x擇合適的材料，合適的厚度，就能使電子暢通無阻?！?Belkadi說，就像幽靈一般“穿墻而過”。

科學家們測試了25萬多個蝴蝶結(jié)形狀的矩形天線陣列，這些天線由鎳、氧化鎳、氧化鋁、鉻和金組成，每個只有11納米長、6納米寬。他們發(fā)現(xiàn)他們的設備顯示出比以前的光學矩形天線高100到1000倍的轉(zhuǎn)換效率。

不過，這些新型矩形天線的轉(zhuǎn)換效率仍然很小，僅為0.001%。“這說明我們還有很長的路要走，”Belkadi說。

“進一步提高光學整流效率的一個潛在方法是用不同的材料進行實驗，讓更多的電子通過。也許我們可以把轉(zhuǎn)換效率再提高1000倍在1%到2%的轉(zhuǎn)換效率下，考慮到廢熱損失的巨大能量，如果使用不同的材料或改變絕緣體，讓阱更深，就會有更多電子通過，” Belkadi表示。

光整流天線有望給可再生能源領域帶來變革，比如收集工廠煙囪或烘焙烤箱發(fā)出的熱量，一些科學家甚至設想將其安裝在地球上空的航天器上，捕獲從地球輻射到外太空的能量。

原文標題：新的光學天線從熱量中獲取的電能是原來的100倍

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