Forskere ved University of Science and Technology i Saudi-Arabia har kommet opp med en måte å konvertere den infrarøde energien som sendes ut fra jorden oppvarmet av solstrålene, til elektrisk strøm. For dette formålet ble kvantetunnellering brukt. Dette er rapportert av Science Alert.
En stor mengde solstråling som kommer inn i jorden absorberes av overflaten og atmosfæren og sendes ut igjen i form av infrarøde bølger. Ifølge eksperter flyter energi i denne formen i en mengde på omtrent en million gigawatt hvert sekund.
For å fange den foreslår forskerne å bruke nanoskalaantenner og tilhørende dioder, som består av et isolerende lag som er klemt mellom to metallag. I slike enheter, kalt rektenner, forekommer et fenomen kjent som kvantetunnell - teleportering av en partikkel gjennom en uoverstigelig energisperre.
Kvantetunnel er umulig sett fra klassisk fysikk, men det forklares med kvantemekanikk. På grunn av Heisenbergs usikkerhetsprinsipp vil en partikkel hvis beliggenhet er kjent med sikkerhet ha et udefinert momentum, det vil si at det kan ta på seg tilfeldige verdier. Dermed kan partikkelen motta ytterligere potensiell energi, noe som er nok til å overvinne barrieren. Dette fenomenet brukes til å forsterke elektriske felt inne i dioder.
Forskerne opprettet en prototype diode ved å plassere et tynt isolerende lag mellom to metallbraketter laget av gull og titan. Infrarøde fotoner kommer inn i rectenna og banker elektroner ut av metallet ved metall-isolatorgrensesnittet. Dette resulterer i plasmoner - elektronenes samsvarende vibrasjoner - og en økning i det elektriske feltet på grunn av tunneleffekten der armene overlapper litt.
Tunneling krever vanligvis at spenning påføres, men enheten fanger infrarød stråling, konverterer den til elektrisk strøm og forsterker den i en passiv modus.
