Исследователи из Саудовской Аравии разработали способ конвертации энергии инфракрасного излучения, которое испускает Земля, нагретая солнечными лучами, в энергию электрического тока. Для этого было использовано квантовое туннелирование.
Солнечное излучение, поступающее на Землю, почти полностью поглощается поверхностью, а затем переизлучается в виде инфракрасных волн. Исследователи утверждают, что в этой форме энергия утекает в количестве около миллиона гигаватт в секунду.
Чтобы улавливать энергию, учёные предлагают использовать наноразмерные антенны и связанные с ними диоды, состоящие из изоляционного слоя, зажатого между металлическими слоями. Устройства называются ректеннами, в них возникает явление – квантовое туннелирование. Частицы телепортируются сквозь непреодолимый энергетический барьер.
По словам учёных, квантовое туннелирование невозможно с точки зрения классической физики, однако его можно объяснить в рамках квантовой механики. Согласно принципу неопределённости Гейзенберга, частица с точно известным местоположением будет иметь неопределённый импульс – он не может принимать случайные значения. Частица может получить дополнительную потенциальную энергию, и её хватит для преодоления барьера. Это явление используется для усиления электрических полей внутри диодов.
Ученые создали опытный образец диода, поместив тонкий изоляционный слой между двумя металлическими кронштейнами из золота и титана. Фотоны инфракрасного излучения попадают в ректенну и выбивают электроны из металла на границе металл-изолятор, что приводит к появлению плазмонов, т.е. согласованных колебаний электронов, а также к усилению электрического поля благодаря эффекту туннелирования там, где кронштейны немного перекрыты.
Для туннелирования обычно необходимо прикладывать напряжение, однако данное устройство захватывает инфракрасное излучение, конвертирует его в электрический ток и усиливает его, работая в пассивном режиме.
Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter