Gerando energia com a luz

O "efeito plasmoelectric ': Novo mecanismo de descoberta de converter luz em eletricidade




Entendendo o processo





Pesquisadores do Instituto FOM AMOLF e o Instituto de Tecnologia da Califórnia descobriram um novo método para a geração de potenciais elétricos usando a luz. Com a ajuda de nanocircuitos metálicos minuciosamente esculpidos poderiam efetivamente capturar a luz e convertê-la em um potencial elétrico de 100 milivolts. Os resultados da pesquisa foram publicados em 30 de outubro na revista Science. 


A equipe AMOLF-Caltech, que tem trabalhado juntos por muitos anos, chama o efeito recém-descoberto de o "efeito plasmoelectric '. . Albert Polman, líder da  equipe AMOLF  disse : "Esta é uma maneira inteiramente nova de converter luz em eletricidade. Temos demonstrado agora que uma tensão elétrica pode ser gerada, o próximo passo é ver se podemos também coletar a corrente elétrica para que possamos gerar  energia elétrica". 

Pequenas partículas de metais preciosos, como o cobre, prata e ouro são conhecidos por emitir espectros coloridos se forem iluminados. Um exemplo bem conhecido é vitrais em igrejas antigas em que as cores são formadas por pequenas nanopartículas metálicas que foram introduzidas no vidro. A luz que brilha sobre estas partículas é convertida em plasmons: oscilações dos elétrons livres no metal. Isso resulta em uma absorção forte através da difração de certas cores de luz. 


Entendendo o efeito plasmoelectric recentemente descoberto.


(A) Representação esquemática de uma nano esfera de metal que fica eletricamente carregado quando iluminada com luz.

(B) A imagem dos nano circuitos microscópicos são feitos no metal  a partir de uma matriz de ultra-pequenos buracos em uma película de ouro fino.

(C) É medido o espectro de absorção óptica  para nano circuitos de metal com diferentes distâncias entre os furos de (175, 225, 250 e 300 nanômetros).

(D) O potencial eléctrico  dos nano circuitos em (c). Vem como uma função do comprimento de onda da luz incidente. O potencial medido varia de -100 a +100 mV milivolt como as mudanças de comprimento de onda de azul para a luz vermelha. 

A equipe AMOLF-Caltech investigou este processo de absorção de luz em nano estruturas metálicas criadas artificialmente. Eles fabricaram estes com a ajuda de técnicas modernas de salas limpas. Eles iluminaram nano esferas de ouro com a luz e descobriram que um potencial elétrico negativo surgiu quando essas esferas foram iluminadas com luz azul. Por outro lado, eles descobriram um potencial positivo no caso de uma luz vermelha. Os pesquisadores mediram a tensão elétrica usando uma agulha  ultra-sensível que eles colocaram acima das nanopartículas iluminadas. 

Inspirado por este resultado inicial a equipe fabricado nano circuitos de metal, que consiste de uma matriz quadrada com furos minúsculos com um diâmetro de 100 nanômetros em um filme de ouro fino. Assim como as nanopartículas, estas matrizes exibiu ressonâncias plasmon claros, para os quais a distância entre os furos determinaram a cor.Se os circuitos foram iluminada com um laser e da cor da luz foi gradualmente mudou de azul para vermelho, pela primeira vez um potencial negativo surgiu (-100 milivolts, luz azul) e, subsequentemente, um potencial positivo (100 milivolts, luz vermelha). 

Em seguida, os pesquisadores desenvolveram um modelo teórico com o qual os fenômenos medidos pode ser bem descritos. A luz incidente provoca pequenas flutuações de temperatura que fornecem uma força termodinâmica para a troca de cargas elétricas na chave. Isso resulta em potenciais medidos.


Via:disclose e phys.org
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