Ученые из Колорадского университета в Боулдере (США) работали над повышением эффективности оптических антенн. По научному их называют Ректенна, или «выпрямляющая антенна» — это антенна, которая способна превращать энергию поля электромагнитной волны в энергию постоянного тока. Они улавливают электромагнитные волны подобно автомобильным антеннам, которые чувствительны к радиоволнам. А выпрямители тока полученную энергию могут перевести в постоянный ток.
Существует идея настроить антенну на прием теплового (инфракрасного) излучения для получения электрического тока. Однако, эффективность преобразования оптических антенн оказалась слишком низкой, чтобы сделать их полезными для таких сценариев. Проблема в том, что для улавливания теплового излучения ректенны должны быть чрезвычайно крошечными, но чем они меньше, тем выше их сопротивление и тем ниже их выходная мощность.
Оказалось, что с помощью квантового эффекта, эквивалентного прохождению электронов сквозь стены можно очень сильно повысить эффективность таких ректенн. В обычных ректеннах электроны для выработки энергии должны проходить через изолятор (диэлектрик). Эти изоляторы добавляют большое сопротивление, уменьшая количество электричества, которое могут производить устройства. Но исследователи добавили к своим антеннам два изолятора вместо одного. Они выяснили, что если выбрать правильную толщину и материалы диэлектрика, то в результате получится так называемая «квантовая яма» — узкий туннель, по которому электроны могут двигаться, не испытывая при этом сопротивления. Так ученые впервые доказали, что резонансное туннелирование электронов возможно с помощью оптических ректенн.
Ученые испытали свыше 250 тыс. ректенн из разных материалов — никеля, хрома, золота и др. Все устройства продемонстрировали эффективность преобразования в 100–1000 раз больше, чем предыдущие оптические антенны. Но пока, к сожалению, мощность таких ректенн недостаточна для получения энергии на нужном уровне. Ученые планируют продолжать эксперименты для повышения эффективности получения энергии.
