Углеродные нанотрубки смогли превратить тепло в свет

Ученые изобрели устройство на основе углеродных нанотрубок, способное превращать тепловое излучение в узкий пучок света, который затем можно преобразовать в электроэнергию.

Инфракрасное излучение — компонент солнечного света, который переносит тепло, но это лишь небольшая часть электромагнитного спектра. Любая горячая поверхность испускает тепло в виде инфракрасного излучения. Проблема в том, что оно широкополосное, в то время как преобразование света в электричество эффективно только в узком диапазоне длин волн.

Чтобы решить проблему эффективного получения электричества из теплового излучения, ученые создали новый материал на основе углеродных нанотрубок. Он собирает инфракрасное излучение в широком диапазоне длин волн (который, как правило, составляет около четырех микрометров) и преобразует его в видимый свет.

Пленки из нанотрубок оказались проводниками, которые поглощают отработанное тепло и превращают его в узкополосные фотоны. «Выравнивание» трубок в таких пленках в одном направлении приводит к тому, что электроны начинают течь строго в одном направлении — как в металле при его включении в электрическую цепь. Такой эффект называется гиперболической дисперсией. Тепловые фотоны могут попасть на пленку с любого направления, но выйти из нее способны только через один конец.

Исследователи из Университета Райса, которые создали этот материал, продемонстрировали его работоспособность при температурах до 700 градусов Цельсия. Ученые также посчитали, что, если интегрировать материал в существующие солнечные батареи, их эффективность удастся повысить на 22%. А теоретический прогноз говорит о том, что этот показатель можно увеличить и до 80%.