通过将纳米级天线连接到硅半导体上，赖斯研究人员表明，他们可以收集红外光并将其转化为电能。
杰德·伯迪
赖斯大学的研究人员在研究纳米材料的基本物理原理时，发现了一项可以极大改善太阳能面板的新技术，基本的科学好奇心以出乎意料的方式得到了回报。
这项研究在本周的《科学》杂志上发表了一篇新论文。
赖斯的斯坦利·C·摩尔（Stanley C. Moore）电气和计算机工程学教授，首席研究员Naomi Halas说：“我们正在将纳米级天线的光学与半导体电子技术融合在一起。”“没有一种直接检测硅中红外光的实用方法，但是我们已经证明，如果将半导体与纳米天线相连，这是可能的。我们希望该技术将用于新的科学仪器中，用于红外光检测和更高效率的太阳能电池。”
地球上超过三分之一的太阳能以红外线的形式到达。但是，硅（一种用于当今绝大多数太阳能电池板中将阳光转化为电能的材料）无法捕获红外光的能量。包括硅在内的每个半导体都有一个“带隙”，低于某个频率的光会直接穿过该材料，并且无法产生电流。赖斯研究小组通过将金属纳米天线附着到硅上，对这种微小天线进行了专门调整以与红外光相互作用，赖斯团队证明了它们可以将产生电能的频率范围扩展到红外。当红外线射到天线上时，它会产生“等离激元”，这是一股能量波，它从天线的自由电子海洋中逸出。对等离激元的研究是Halas的专长之一，而该新论文是几年前在她的实验室开始的对等离激元物理学的基础研究的结果。
众所周知，等离子体激元以两种方式衰减并释放能量。它们要么发出光子，要么将光能转换成热量。当等离子体激元将其能量转移到单个电子（即“热”电子）时，加热过程便开始了。莱斯的研究生马克·奈特是该论文的主要作者，他与莱斯的理论物理学家彼得·诺德兰德，他的研究生海达·索巴尼和海拉斯一起着手设计一个实验，以直接检测由等离激元衰减产生的热电子。
Knight将金属纳米天线直接图案化到半导体上以形成“肖特基势垒”，奈特表示，撞击天线的红外光将导致热电子跃过势垒，从而产生电流。这适用于红外光，其频率本来会直接通过设备。
奈特说：“我们创建的用于检测等离激元产生的热电子的纳米天线二极管已经非常擅长收集红外光并将其直接转化为电能。”“我们渴望看到将光捕获扩展到红外频率是否会直接导致更高效率的太阳能电池。”
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