С помощью простого эксперимента освещения металлических наночастиц, ученые из США и Нидерландов открыли новый способ генерирования электрической энергии. Открытие может привести к конструированию новых устройств, которые не будут использовать полупроводников или органических красителей, а будут базироваться на металлах.
Команда изобретателей из Калифорнийского Технологического Института достигли конверсии света в электрическую энергию используя плазмони, то есть свободные электроны, которые находятся на поверхности наночастиц некоторых соединений. Это могут быть наночастицы золота, которые могут иметь плазмони при определенной частоте резонанса. Ученым известно, если электроны отдаются и принимаются с плазмону, то частота резонанса может меняться.
Если наночастичка оседает на проводнике, это приводит к случайному обмену электронов между проводником и плазмоном. Исследователи поняли, если свет имеет частоту близкую, но не подобную плазмону освещенных наночастиц, то в плазмоні начинается процесс «самонастройку» его резонанса к свету через случайное отдачи или приема электронов с поверхности проводника. Основой этого является принцип термодинамики: поглощая свет плазмон нагревается, увеличивается энтропия и изменяется свободная энергия.
В зависимости от того, в какую сторону изменяется частота – голубое или красный свет – освещен плазмон будет удерживать или отдавать электроны, движение которых является случайным. Благодаря синхронизации плазмонового резонанса с освещением, это состояние будет удерживаться так долго, как долго будет светить свет. Это дает разницу потенциалов между наночастинкою и поверхностью.
Команда ученых протестировала два варианта структур наночастиц золота разных размеров. Когда материал освещали, то получали электрический потенциал. До этого никто такого не делал, поэтому никто об этом и не знал. Теперь нужна работа для того, чтобы получить ток.