Глаз бабочки стал моделью для графеновых ректенн с рекордной светопоглощаемостью

Группа учёных из университета Суррея (Великобритания) заявила о создании 2D-материала с рекордными показателями. Многослойная графеновая плёнка с ректеновой структурой поглощает свет в 99% диапазона от среднего инфракрасного до ультрафиолета. Если такую плёнку использовать в солнечных батареях, то можно генерировать электричество даже в рассеянном свете, отражённом от стен или от свечения домашних бытовых приборов. То есть солнечные батареи будут работать внутри помещений. Это даже нельзя назвать «батареями», когда плёнка наносится на поверхность стен и других объектов. (Другой вопрос, что комната тогда останется почти в кромешной темноте даже в солнечный день)

Вместо словосочетания «солнечная батарея» в данном случае лучше говорить о «светопоглощающей поверхности».

«Возможность проектирования тонких двумерных поверхностей для поглощения света в широком диапазоне является ключевой в большом и постоянно растущем количестве приложений, включая энергетику, оптоэлектронику и спектроскопию, — пишут разработчики материала в реферате своей научной работы. — Хотя поглощение света в широком диапазоне возможно в высоких структурах из углеродных нанотрубок высотой около миллиметра, но достичь такого результата в нанометровых структурах до сих пор не удавалось».

Незаметная светопоглощающая плёнка, которая генерирует ток, найдёт применение в многочисленных устройствах Интернета вещей, умной одежде, носимой электронике, умных обоях, бытовых приборах и т. д.

Один из авторов научной работы, профессор Рави Сильва (Ravi Silva) объясняет, что у некоторых насекомых (бабочки, моль и проч.) глаз устроен совершенно по иным принципам. Там применяются нанотехнологии, то есть наноструктурированные поверхности. В таком масштабе эти элементы работают как ректенны (выпрямляющие антенны), то есть напрямую преобразуют энергию поля падающей волны в энергию постоянного тока. Взаимодействие волны длиной 4 мкм с металлической наноантенной показано на иллюстрации.

Во врезке на иллюстрации B внизу — сравнение поверхности материала с глазом бабочки Bicyclus anynana. На иллюстрации D приведён показатель отражаемости созданного материала (чёрный график).

«Многие годы люди искали, какие применения графена могут найти повсеместное применение, — говорит Сильва. — Мы наконец-то приближаемся к точке, когда такие приложения начинают появляться. Мы сделали то, что раньше считалось невозможным: оптимизировали невероятные оптические свойства графена».