Nanotecnologia

Antenas de luz mais próximas de capturar energia solar

Antenas de luz mais próximas de capturar energia solar
A ponta triangular da rectena torna difícil para os elétrons inverterem a direção, permitindo uma transferência máxima de eletricidade.[Imagem: Justine Braisted/UConn]

Rectenas

As células solares transformam a luz do Sol em eletricidade por meio do efeito fotoelétrico, quando a energia dos fótons arranca elétrons de suas órbitas e os coloca em movimento.

Mas há alternativas.

Como a luz nada mais é do que radiação eletromagnética, apenas com um comprimento de onda diferente, por exemplo, das ondas de rádio, é possível capturá-la com antenas.

Melhor do que isso, cientistas demonstraram que as antenas de luz são na verdade "rectenas", já que funcionam também como retificadores - além de capturar a luz, elas transformam-na de corrente alternada em corrente contínua, um processo chamado retificação.

Os benefícios potenciais desse novo ramo da energia solar são enormes, já que as rectenas são capazes, teoricamente, de coletar mais de 70% da radiação eletromagnética do Sol e, simultaneamente, convertê-la em energia elétrica utilizável.

O grande problema é construir as rectenas, que são essencialmente nanoantenas.

Para operar no ritmo frenético da frequência da luz visível, seus eletrodos devem ficar separados por não mais do que 1 ou 2 nanômetros, uma precisão grande demais mesmo para as mais modernas tecnologias - os processadores de computador mais modernos são fabricados com detalhes de 10 a 20 vezes maiores.

Deposição seletiva de camadas atômicas

A solução parece ter sido encontrada agora pela equipe do físico Brian Willis, da Universidade de Connecticut, nos Estados Unidos.

Willis deixou de lado a tradicional litografia e desenvolveu uma outra técnica, chamada deposição seletiva de camadas atômicas.

Cada rectena possui um eletrodo com formato de triângulo, que precisa ficar muito próximo do outro eletrodo.

O tamanho da abertura é crítico porque ela cria uma junção túnel ultrarrápida entre os dois eletrodos da rectena, permitindo uma transferência máxima de elétrons.

A lacuna nanométrica fornece elétrons energizados apenas o tempo suficiente para que eles tunelem para o eletrodo oposto, antes de a corrente reverter e eles retornarem.

A ponta triangular da rectena torna difícil para os elétrons inverterem a direção, captando assim a energia e retificando-a para uma corrente unidirecional.

Willis demonstrou que sua técnica é capaz de revestir precisamente a ponta da rectena com camadas monoatômicas de cobre, até que elas fiquem a uma distância de até 1,5 nanômetro uma da outra - o processo é auto-limitante e pára quando a distância desejada é atingida.

Apoio para comercialização

Os pesquisadores já fundaram uma empresa e estão recebendo apoio da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos para tentar comercializar a tecnologia das antenas de luz para geração de energia solar.

O processo de deposição de camadas atômicas é interessante para uso industrial porque ele é escalável, simples e pode trabalhar com vários materiais.

Willis afirma que o processo químico também pode ser útil para aplicar revestimentos homogêneos e precisos em nanoestruturas, nanofios, nanotubos e transistores.





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