JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Suurin osa maahan tulevasta auringonvalosta imeytyy maan pintoihin, valtameriin ja ilmakehään. Tämän lämpenemisen seurauksena infrapunasäteilyä emittoituu kaikkialla ympärillämme 24 tuntia vuorokaudessa. King Abdullah University of Science and Technologyn (KAUST) tutkijat ovat kehittäneet rektennan, joka voi hyödyntää tätä energiaa muuntamalla sen aaltosignaalia hyödylliseksi sähköksi.

Koska infrapunaemissioilla on hyvin pienet aallonpituudet, ne tarvitsevat nanokokoisia antenneja. Tunnelointipiirit, kuten metalli-eristin-metalli (MIM) -diodit, tasasuuntaavat infrapuna-aaltoja virraksi siirtämällä elektroneja nanokokoisen esteen kautta.

Tunneloitavien voimakkaiden kenttien tuottamiseksi tarvitaan rusettimaista nanoantennia, jossa on ohut eristävä kalvo kahden hieman päällekkäin menevän metalliosan väliin.

Tutkijoiden mukaan valitsemalla metalleja joilla on erilaiset työfunktiot uusi MIM-diodi voi napata infrapuna-aaltoja nollajännitteellä. Kyse on passiivisesta ominaisuudesta, joka kytkee laitteen vain tarvittaessa. Infrapuna-altistuksella tehdyt kokeet paljastivat, että rusetti onnistui keräämään energiaa yksinomaan säteilystä eikä lämpövaikutuksista, mikä ilmenee polarisaatiosta riippuvasta antojännitteestä.

Georgia Techin tutkijaryhmä, joka esitteli oman optisen rektennan vuonna 2015, raportoi nyt kaksinkertaistaneensa rakenteen tehokkuuden ja siirtymisestä ilmalle vakaisiin diodimateriaaleihin. Tutkijoiden suunnitelma koostuu hiilinanoputkiantennista ja dioditasasuuntaajasta.

Optiset rektennat toimivat kytkemällä valon sähkömagneettikenttä antenniin, tässä tapauksessa moniseinämäisten hiilinanoputkien joukkoon, joiden päät on avattu. Sähkömagneettinen kenttä luo värähtelyä antennissa, jolloin syntyy vaihteleva elektronien virta. Kun elektronivirta saavuttaa huippunsa antennin toisessa päässä, diodi sulkeutuu kaapaten elektronit ja avautuu uudelleen, jotta kaapata seuraava värähtelyn. Tämä luo virtavuon.

Saadakseen rakenteen kestämään normaalia ympäristöilmaa he päätyivät aluminaa (Al2O3) ja hafniumdioksidia (HfO2) sisältävän kaksikerroksisen materiaalin kannalle. Uuden yhdistelmän kanssa valmistetut rektennat ovat pysyneet toiminnassa jo vuoden.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 13.2.2018

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 biljoonaa eli 1200 miljardia digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

IoT-suunnittelusta demokraattisempaa – avoimen koodin korteilla ja yhteisöjen tuella

Avoimen koodin ohjelmistojen rinnalle ovat tulossa avoimen koodin laitteistot ja kortit. Niiden ja suunnittelijayhteisöjen avulla yhä useampi rakentelija voi saada IoT-suunnittelunsa valmiiksi tuotteeksi asti.

Lue lisää...
 
ETN_fi Langaton anturi kertoo betonin kosteuden https://t.co/QF085IazLJ @MatoEngineering @japikas @FinnBuild
ETN_fi Phoenix Contact ostaa kaksi saksalaista yritystä: SKS Kontakttechnik keskittyy sähkömekaniikkaan, Pulsotronic GmbH… https://t.co/AfQDWxGQ6x
ETN_fi First truly black solar modules roll off industrial production line @AaltoUniversity https://t.co/ym11lOA2lL
ETN_fi Telian toimitusjohtaja: 5G-datassa kokeillaan uusia hintamalleja https://t.co/we8ryxGl4D @teliafinland
 
 

ny template