Новий метаматериал чорніше чорного може підвищити ефективність сонячної енергії

Новий метаматериал чорніше чорного може підвищити ефективність сонячної енергії

Якщо типова чорна фарба поглинає близько 85 відсотків світла, що входить, то розроблений нещодавно метаматериал, який поглинає до 99 відсотків світла, що входить, можна вважати чорніше за чорний. Використовуючи переваги унікальних світлорозсіювальних властивостей метаматериалов, учені виявили, що гіперболічний метаматериал з рифленою поверхнею може мати дуже низький коефіцієнт відображення, що може зробити його перспективним для високоефективних сонячних батарей, фотодетекторів і технологій невидимості радіолокації.


Дослідники з университетa Пердью і Норфолкского госyдарственного університету(Purdue University and Norfolk State University) представили матеріал, який відбиває тільки один відсоток сонячного світла. Пристрій зроблений в основному з срібла і алюмінію.

Група учених на чолі з Євгенієм Наримановим(Evgenii Narimanov), професором електротехніки і обчислювальної техніки в центрі нанотехнологій Бирка університету Пердью, використала хімічний метод осадження пари, щоб вивести масиви срібних нанодротів завтовшки всього 35 нанометрів на мембрани з оксиду алюмінію. Дроти виросли перпендикулярно мембрані, як трава. Вони поглинають близько 80 відсотків світла, що входить. Потім вони розпластуються на поверхні, роблячи її шорсткою. Внаслідок чого коефіцієнт поглинання досягає 99 відсотків. Із-за шорсткості світло відбивається усередині матеріалу.

Як пояснили учені, метаматериал має дуже низький коефіцієнт відображення із-за своїх гіперболічних властивостей - нескінченної щільності фотонних станів. Ця супер особливість значно збільшує кількість світла, що розсіюється, із-за поверхневих дефектів і рифлення в метаматериале. Дефекти і рифлення розсіюють світло в першу чергу усередині матеріалу, всмоктуючи фотони всередину гіперболічного середовища.

Дослідники прогнозують, що новий метаматериал забезпечить новий напрям в розробці радіаційно-поглинаючих матеріалів. Оскільки поглинання світла грає ключову роль в сонячних батареях і багатьох інших пристроях, учені планують досліджувати в найближчому майбутньому і ці можливості.