Nano antenne a caccia di energia solare

Immaginate di prendere l’antenna della vostra radio e di rimpicciolirla fino a un decimillesimo di millimetro. Otterreste così una nano antenna capace di catturare la radiazione infrarossa, molto simile ai nuovi dispositivi presentati sull’ultimo numero di Science. Un team coordinato da Mark Knight della Rice University di Houston ha infatti costruito, su un substrato di silicio, delle innovative nano antenne in oro capaci di catturare la luce e convertirla in corrente elettrica. I ricercatori hanno sottolineato che questi dispositivi potrebbero aprire la strada a nuove interessanti applicazioni nel campo dei sensori di luce e dei pannelli solari.

La conversione di luce in corrente elettrica viene attualmente realizzata soprattutto grazie a fotodiodi al silicio, nei quali la luce incidente cede energia agli elettroni nel silicio, che possono così creare un flusso di corrente. Ma i fotodiodi non funzionano con la radiazione infrarossa, perché questa non trasporta abbastanza energia per eccitare gli elettroni. Le nano antenne, spesse una decina di nanometri e lunghe un centinaio, possono invece catturare la radiazione infrarossa, che induce, nelle antenne stesse, dei moti oscillatori degli elettroni detti plasmoni di superficie. Gli elettroni dell’oro, eccitati dai plasmoni, possono quindi “saltare” la barriera energetica che separa l’oro dal silicio, creando così un flusso di corrente nel silicio. Alcuni elettroni sono così energetici da “saltare” direttamente, mentre altri possono attraversare la barriera grazie all’effetto tunnel, uno dei più curiosi fenomeni descritti dalla meccanica quantistica. 

I frutti di questo connubio fra nano antenne e dispositivi al silicio sono quindi dei nuovi congegni che potrebbero diventare di enorme importanza per il settore dei pannelli solari, visto che circa un terzo dell’energia solare che arriva sul nostro pianeta è proprio sotto forma di radiazione infrarossa.

Riferimento: DOI: 10.1126/science.1203056