Исследователи из Лаборатории органической электроники и Университета Линчёпинга разработали метод и материал для выработки электрического импульса от игры света и тени, создаваемой колышущимися на ветру листьями.
Выводы проекта представлены в Advanced Optical Materials.
«Растения и их системы фотосинтеза постоянно переживают смену света и тени. Вдохновленные этим процессом, мы разработали комбинацию материалов, в которых сопутствующие тепловые колебания ведут к выработке электричества», — сказал Магнус Йонссон, ведущий исследователь проекта из Университета Линчёнпинга.
Вместе с учеными из Университета Гетеборга, команда Йонссона ранее создала наноантенны, поглощающие солнечный свет и генерирующие тепло. Устройства работают с ближним инфракрасным диапазоном. Теперь Мина Ширан Чахарсу, аспирант из группы Йонссона, разработала технологию для дальнейшего внедрения миниатюрного оптического генератора, сочетающего антенны и пироэлектрическую пленку. Последняя вырабатывает ток от изменения температур, заставляющего заряды двигаться.
Антенны состоят из мелких металлических дисков, диаметром 160 нм. Они размещены на подложке и покрыты полимерной пленкой с пироэлектрическими свойствами.
«Наноструктуры подходят для крупносерийного производства. Миллиарды дисков могут равномерно размещаться на поверхности. В нашем случае расстояние между ними – около 0,3 мкм. Мы использовали золото и серебро, но их также можно изготавливать из алюминия или меди», — объяснил Йонссон.
Антенны вырабатывают тепло, которое полимер помогает превратить в электричество. Сначала покрытие нужно поляризовать для получения диполя с четкой разницей между положительным и отрицательным зарядом. Степень поляризации влияет на величину генерируемой мощности. Толщина пленки, похоже, не оказывает эффекта на этот параметр.
В экспериментах изменения освещения, вызванные колебаниями листьев на искусственном ветру, создали слабые электрические импульсы, запитавшие внешнюю микросхему.
«Исследование находится на ранней стадии, но в будущем мы надеемся использовать природное колыхание деревьев для сбора энергии», — сказал Йонссон.