Ny mekanisme opdaget til at omdanne lys til elektricitet:Den plasmoelektriske effekt

Forskere fra FOM Institute AMOLF og California Institute of Technology har opdaget en ny metode til generering af elektriske potentialer ved hjælp af lys. Ved hjælp af minutiøst udformede metal -nanokredsløb kunne de effektivt fange lys og konvertere det til et elektrisk potentiale på 100 millivolt. Forskningsresultaterne offentliggøres den 30. oktober i tidsskriftet Videnskab .

AMOLF-Caltech-teamet, som har arbejdet sammen i mange år, kalder den nyopdagede effekt 'plasmoelektrisk effekt'. Albert Polman, leder af AMOLF -delen af ​​teamet:"Dette er en helt ny måde at konvertere lys til elektricitet. Vi har nu demonstreret, at der kan genereres en elektrisk spænding; det næste trin er at se, om vi også kan opsamle elektrisk strøm og generere elektrisk strøm."

Små partikler af ædle metaller, såsom kobber, sølv og guld vides at udsende farverige spektrum, hvis de er belyst. Et velkendt eksempel er glasmosaikvinduer i gamle kirker, hvor farverne er dannet af små metal-nanopartikler, der er indesluttet i glasset. Det lys, der skinner på disse partikler, omdannes til plasmoner:svingninger af de frie elektroner i metallet. Det resulterer i stærk absorption og diffraktion af visse lysfarver.

AMOLF-Caltech-teamet undersøgte denne lysabsorberingsproces i kunstigt skabte metal-nanostrukturer. De fremstillede disse ved hjælp af moderne renrumsteknikker. De oplyste guld -nanosfærer med lys og opdagede, at der opstod et negativt elektrisk potentiale, da disse kugler blev belyst med blåt lys. Omvendt de opdagede et positivt potentiale i tilfælde af rødt lys. Forskerne målte den elektriske spænding ved hjælp af en ultrafølsom nål, som de placerede over de oplyste nanopartikler.

Inspireret af dette første resultat fremstillede teamet metal -nanokredsløb, bestående af en firkantet matrix med minimale huller med en diameter på 100 nanometer i en tynd guldfilm. Ligesom nanopartiklerne, disse matricer udviste klare plasmonresonanser, for hvilken afstanden mellem hullerne bestemte farven. Hvis kredsløbene blev belyst med en laser, og lysets farve gradvist blev ændret fra blå til rød, først opstod et negativt potentiale (-100 millivolt, blåt lys) og efterfølgende et positivt potentiale (+100 millivolt, rødt lys).

Forskerne udviklede efterfølgende en teoretisk model, hvormed de målte fænomener godt kunne beskrives. Det indfaldende lys fremkalder små temperatursvingninger, der giver en termodynamisk kraft til udveksling af elektriske ladninger på kontakten. Det resulterer i de målte potentialer.