Выпрямители тепла

Учёные в Лабораториях Сандиа (США) создали термоэлектрический преобразователь, работающий на новом принципе. Они построили матрицу ректенн, то есть микроскопических антенн с выпрямителями. Тепловое излучение создаёт в ректеннах электромагнитные колебания с частотой порядка 50 ТГц, а выпрямители - преобразуют их в постоянный ток.

Антенны (крошечные полоски) изготовлены из алюминия методом фотолитографии поверх оксида кремния. Имея толщину всего 20 атомных слоёв, оксид обеспечивает туннельный выпрямляющий эффект для электронов. Под слоем оксида находится монокристаллическая кремниевая положка, сильно легированная для отражения ИК-волн, которые не были поглощены ректеннами.

Лабораторный образец преобразователя при работе от ИК-лампы обеспечил удельную мощность 8 нВт на квадратный сантиметр поверхности. Учёные надеются кардинально увеличить этот показатель разными способами. Один из вариантов - ориентировать антенны по двум координатам, чтобы захватывать компоненты ИК-излучения с разной поляризацией. Другой вариант - построить двухполупериодные выпрямители вместо однополупериодных. Третий вариант - снизить толщину кремниевой подложки для уменьшения её сопротивления.

Достоинства предложенного устройства: полное отсутствие движущихся частей, работа без прямого контакта с горячим телом (снижаются механические напряжения), применение в производстве широкодоступных материалов и масштабируемая конструкция.