I ricercatori del FOM Institute AMOLF e del California Institute of Technology hanno scoperto un nuovo metodo per la generazione di potenziali elettrici utilizzando la luce. Con l'aiuto di nanocircuiti metallici minuziosamente scolpiti potrebbero catturare efficacemente la luce e convertirla in un potenziale elettrico di 100 millivolt. I risultati della ricerca sono pubblicati il ​​30 ottobre sulla rivista Scienza .

Il team AMOLF-Caltech, che collabora da molti anni, chiama l'effetto appena scoperto "effetto plasmoelettrico". Albert Polman, leader della parte AMOLF del team:"Questo è un modo completamente nuovo di convertire la luce in elettricità. Ora abbiamo dimostrato che è possibile generare una tensione elettrica; il passo successivo è vedere se possiamo anche raccogliere corrente elettrica e generare elettricità potenza."

Piccole particelle di metalli preziosi come rame, argento e oro sono noti per emettere spettri colorati se sono illuminati. Un esempio noto sono le vetrate delle antiche chiese in cui i colori sono formati da piccole nanoparticelle metalliche che sono state racchiuse nel vetro. La luce che brilla su queste particelle si converte in plasmoni:oscillazioni degli elettroni liberi nel metallo. Ciò si traduce in un forte assorbimento e diffrazione di alcuni colori della luce.

Il team di AMOLF-Caltech ha studiato questo processo di assorbimento della luce in nanostrutture metalliche create artificialmente. Li hanno prodotti con l'aiuto delle moderne tecniche di camera bianca. Hanno illuminato le nanosfere d'oro con la luce e hanno scoperto che si creava un potenziale elettrico negativo quando queste sfere venivano illuminate con luce blu. Al contrario, hanno scoperto un potenziale positivo nel caso della luce rossa. I ricercatori hanno misurato la tensione elettrica utilizzando un ago ultrasensibile che hanno posizionato sopra le nanoparticelle illuminate.

Ispirato da questo risultato iniziale, il team ha prodotto nanocircuiti metallici, costituito da una matrice quadrata con minuscoli fori del diametro di 100 nanometri in un sottile film d'oro. Proprio come le nanoparticelle, queste matrici mostravano chiare risonanze plasmoniche, per cui la distanza tra i fori determinava il colore. Se i circuiti fossero illuminati con un laser e il colore della luce venisse gradualmente cambiato dal blu al rosso, prima è sorto un potenziale negativo (-100 millivolt, luce blu) e successivamente un potenziale positivo (+100 millivolt, luce rossa).

I ricercatori hanno successivamente sviluppato un modello teorico con il quale i fenomeni misurati potrebbero essere ben descritti. La luce incidente provoca piccole fluttuazioni di temperatura che forniscono una forza termodinamica per lo scambio di cariche elettriche sull'interruttore. Ciò si traduce nei potenziali misurati.