I ricercatori del Laboratorio di Elettronica Organica dell'Università di Linköping hanno sviluppato un metodo e un materiale che generano un impulso elettrico quando la luce fluttua dal sole all'ombra e viceversa. Di conseguenza, potrebbe essere possibile in futuro raccogliere energia con l'aiuto di foglie che svolazzano al vento

"Le piante e i loro sistemi di fotosintesi sono continuamente soggetti a fluttuazioni tra luce solare e ombra. Ne abbiamo tratto ispirazione e abbiamo sviluppato una combinazione di materiali in cui i cambiamenti di riscaldamento tra luce solare e ombra generano elettricità, "dice Magnus Jonsson, docente e ricercatore principale per il gruppo di ricerca in fotonica organica e nano-ottica presso il Laboratorio di Elettronica Organica, Università di Linköping.

I risultati, che sono stati verificati sia in esperimenti che simulazioni al computer, sono stati pubblicati in Materiali ottici avanzati .

Insieme ai ricercatori dell'Università di Göteborg, Magnus Jonsson e il suo team hanno precedentemente sviluppato piccole nanoantenne che assorbono la luce solare e generano calore. Hanno pubblicato un articolo insieme in Nano lettere nel 2017, descrivendo come le antenne, una volta incorporate nel vetro della finestra, potrebbero ridurre le correnti fredde discendenti e risparmiare energia. Le antenne, con dimensioni dell'ordine delle decine di nanometri, reagiscono alla luce del vicino infrarosso e generano calore.

Mina Shiran Chaharsoughi, dottorato di ricerca studente nel gruppo di Magnus Jonsson, ha ora sviluppato ulteriormente la tecnologia e ha creato un minuscolo generatore ottico combinando le piccole antenne con un film piroelettrico. In un film del genere, una tensione elettrica si sviluppa attraverso il materiale quando viene riscaldato o raffreddato. Il cambiamento di temperatura provoca il movimento delle cariche e la generazione di una corrente elettrica nel circuito.

Le antenne sono costituite da piccoli dischi metallici, in questo caso nanodischi d'oro, con un diametro di 160 nm (0,16 micrometri). Sono posti su un substrato e rivestiti con un film polimerico per creare le proprietà piroelettriche. "Le nanoantenne possono essere fabbricate su vaste aree, con miliardi di piccoli dischi distribuiti uniformemente sulla superficie. La distanza tra i dischi nel nostro caso è di circa 0,3 micrometri. Abbiamo usato oro e argento, ma possono anche essere realizzati in alluminio o rame, "dice Magnus Jonsson.

Le antenne generano calore che viene poi convertito in elettricità con l'ausilio del polimero. È prima necessario polarizzare il film polimerico per creare un dipolo attraverso di esso, con una netta differenza tra carica positiva e negativa. Il grado di polarizzazione influenza l'entità della potenza generata, mentre lo spessore del film polimerico sembra non avere alcun effetto.

"Forziamo la polarizzazione nel materiale, e rimane polarizzato a lungo, " dice Mina Shiran Chaharsoughi. Chaharsoughi ha condotto un esperimento per dimostrare chiaramente l'effetto, tenendo un ramoscello con foglie nel flusso d'aria da un ventilatore. Il movimento delle foglie creava sole e ombra sul generatore ottico, che a sua volta produceva piccoli impulsi elettrici e alimentava un circuito esterno.

"La ricerca è in una fase iniziale, ma in futuro potremmo essere in grado di utilizzare le fluttuazioni naturali tra sole e ombra negli alberi per raccogliere energia, "dice Magnus Jonsson.

Le applicazioni più a portata di mano possono essere trovate nella ricerca ottica, come il rilevamento della luce su scala nanometrica. Altre applicazioni possono essere trovate nell'informatica ottica.