Valon ja varjon leikki energialähteenä

Tulevaisuudessa voi olla mahdollista kerätä energiaa tuulessa lepattavien lehtien avulla. Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorion tutkijat ovat kehittäneet menetelmän ja materiaalin, joka tuottaa sähköisen impulssin, kun valo vaihtelee auringonpaisteesta varjoon ja päinvastoin.

Yhdessä Göteborgin yliopiston tutkijoiden kanssa Linköpingin Magnus Jonsson ja hänen tiiminsä ovat aiemmin kehittäneet pieniä nanoantenneja, jotka absorboivat auringonvaloa ja tuottavat lämpöä. Silloin he sijoittivat antennit ikkunalasiin, mikä vähensi kylmäsiltausta ja säästää siten energiaa. Antennit reagoivat lähi-infrapunan valolle ja tuottavat lämpöä.

Mina Shiran Chaharsoughi, PhD-opiskelija Magnus Jonssonin ryhmässä, on nyt kehittänyt tekniikkaa edelleen luomalla pienen optisen generaattorin yhdistämällä pienet plasmoniset antennit pyroelektriseen kalvoon.

Pyrosähköisessä jännite kehittyy materiaalin yli kun sitä kuumennetaan tai jäähdytetään. Lämpötilan muutos aiheuttaa varausten siirtymistä ja sähkövirran syntymistä piiriin.

Antennit koostuvat pienistä metallilevykkeistä, joiden läpimitta on 160 nanometriä. Ne asetetaan alustaan ja päällystetään polymeerikalvolla pyroelektristen ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Nanoantenneja voidaan valmistaa laajoille alueille miljardeja kappaleita. Ne valmistettiin kullasta ja hopeasta, mutta ne voidaan myös valmistaa alumiinista tai kuparista", toteavat tutkijat.

Antennit tuottavat lämpöä, joka muunnetaan sitten sähköksi polymeerin avulla, jolle on saatu polarisoitua dipoli. Tällöin positiivisen ja negatiivisen varauksen välillä on selvä ero.

Vaikutuksen osoittamiseksi Mina Shiran Chaharsoughi teki kokeilun pitäen kasvin oksaa lehtineen tuulettimen ilmavirtauksessa. Lehtien liike aiheutti valoisuutta ja varjoa optiseen generaattorin, mikä puolestaan tuotti pieniä sähköpulsseja ja virtaa ulkoisen piirin.

"Tutkimus on varhaisessa vaiheessa, mutta voinemme tulevaisuudessa käyttää luonnollisia puiden tuottamia auringonpaisteen ja varjon vaihteluita keräämään energiaa", toteaa Magnus Jonsson yliopistonsa tiedotteessa.

Plasmoniresonanssien viritettävyyden ansiosta esitetty konsepti on yhteensopiva lähi-infrapunavalon keruun kanssa samalla kun säilytetään näkyvä läpinäkyvyys.