来自美国和荷兰的研究人员发现一种全新的发电方法,只需将光线照射到金属纳米颗粒上就可实现。这一发现将推动新型光伏器件的发展,使其不依赖于半导体材料或有机染料,而只由金属制作而成。 该课题组由加州技术研究所Harry Atwater领导。他们研究了等离子体的性质,通过使
来自美国和荷兰的研究人员发现一种全新的发电方法,只需将光线照射到金属纳米颗粒上就可实现。这一发现将推动新型光伏器件的发展,使其不依赖于半导体材料或有机染料,而只由金属制作而成。
该课题组由加州技术研究所Harry Atwater领导。他们研究了等离子体的性质,通过使某些金属纳米颗粒表面的电子云发生振荡,使光转化为电力。例如,纳米金颗粒在某一特定共振频率下振荡时,将产生等离子体。如果电子进出等离子体,它的共振频率将出现偏移。
如果纳米颗粒被压制在半导体上,半导体和等离子体间就会有电子的随机移动。Atwater和他的课题组认为如果用频率接近但不完全一致的光线照射等离子体,而后等离子体被照射到纳米颗粒上,等离子体将自动调整其共振频率与这束光线一致。等离子体具有这样的性质是因为它从传导表面随机性地获得或失去电子。它想要匹配这束光频率的原因是热力学势能的存在:即通过吸收加热它的光线,使熵值增大,自由能减少。
因此,根据等离子体的频率是否发生红移或蓝移,被照射的等离子体将一直释放随机移动的电子,从而使等离子体的共振与照射光同步。且只要光线保持照射,它就会一直保持这种状态。这就使纳米颗粒和表面产生了电压差。
该小组在两种纳米结构上验证了他们的想法,直径60nm的球形纳米金颗粒和等离子体孔洞阵列。
Atwater说,在持续稳定的照射下,我们得到了一个静电势。之前没有人发现它,是因为没有人主动寻找它。我们已经证明的是它就是我们所需的电力转换装置。现在,我们要思考的是如何将其转化为电流
这一发现给研究等离子体的其他专家留下了深刻印象。加州大学圣巴巴拉分校的Martin Moskovits表示他们通过这个巧妙却不明显的机理发明了一种光电转换的全新方式。当前的转换效率较低,但在可以预见的未来将得到显著改善。
英国伦敦帝国学院的Nicholas Hylton说,他们找到了一种使光转化为电能的新方法。 当有技术能够将能量转换为电流时,这项发明在新型光电装置方面将有广泛的应用潜力。
作者: 来源:绿色未来
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