Nella questione del riccio contro dritto, nuove prove suggeriscono vittorie ricci - almeno nel mondo dei nanofili. Ricercatori della Bilkent University, Ankara, Tacchino, hanno dimostrato che attorcigliare nanofili diritti in molle può aumentare la quantità di luce che i fili assorbono fino al 23 percento. Assorbire più luce è importante perché un'applicazione dei nanofili sta trasformando la luce in elettricità, ad esempio per alimentare piccoli dispositivi.

I risultati di questa ricerca sono pubblicati sulla rivista Ottica applicata , dalla Società Ottica (OSA).

I nanofili sono una tecnologia relativamente nuova e il loro pieno potenziale è ancora in fase di esplorazione. Quando i fili minuscoli sono fatti di un semiconduttore come il silicio, la luce che colpisce il filo rimuoverà gli elettroni dal reticolo cristallino, lasciando dietro di sé "buchi" carichi positivamente. Sia gli elettroni che i fori si muovono attraverso il materiale per generare elettricità. Più luce assorbe il filo; più elettricità genera. Un dispositivo che converte la luce in elettricità può funzionare sia come cella solare che come fotosensore.

Nel 2007, I ricercatori statunitensi hanno introdotto un singolo fotosensore a nanocavi che produceva abbastanza elettricità dalla luce solare (fino a 200 picowatt) per alimentare circuiti elettronici su nanoscala. Più recentemente, un team di ricercatori europei ha costruito una cella solare a nanofili con un'efficienza di quasi il 14% dai composti di indio e fosforo. L'efficienza non è sufficiente per battere le migliori celle solari in silicio cristallino sul mercato, ma poiché i nanofili possono coprire più area con meno materiale, le celle solari nanowire potrebbero in definitiva essere più economiche.

"C'è un enorme potenziale nell'area dei fotosensori su nanoscala, " disse Mehmet Bayindir, Direttore, Centro nazionale di ricerca sulle nanotecnologie, Università di Bilkent, Ankara, Tacchino. "Prodotti più efficienti potrebbero indurre l'emergere di una nuova generazione di tecnologia fotosensoriale e l'eventuale commercializzazione di questi prodotti".

Bayindir e il suo collega Tural Khudiyev, ora associato post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology, hanno scoperto che la regolazione della geometria del tipico nanofilo può essere un modo per realizzare il miglioramento dell'efficienza desiderato. I nanofili sono generalmente lunghi, sottile e dritto. Le loro minuscole dimensioni significano che interagiscono con la luce in modo diverso rispetto ai materiali ordinari. Alcune lunghezze d'onda della luce corrisponderanno nel modo giusto con le dimensioni del nanofilo, facendo sì che la luce "risuoni" o rimbalzi all'interno del filo.

Le cosiddette risonanze di Mie sono particolarmente vantaggiose su scala nanometrica, ha detto Khudiyev. Le risonanze prendono il nome dal fisico tedesco dell'inizio del XX secolo Gustav Mie, che sviluppò equazioni per descrivere perché minuscole particelle metalliche fanno brillare così intensamente le finestre di vetro colorato.

Mie risonanze si verificheranno con nanofili dritti, ma attorcigliando il nanofilo in una forma elicoidale Bayindir e Khudiyev scoprirono di poter trarre doppio vantaggio dal fenomeno.

"Quando il periodo della nanoprimavera corrisponde ai punti di risonanza di Mie, si verifica una condizione di "doppia risonanza" che aumenta l'efficienza di raccolta della luce, " ha detto Khudiyev.

Inoltre, torcendo il filo verso l'alto ne accorciava la lunghezza, risparmiando fino al 50 percento dell'area originale.

La maggiore efficienza di raccolta della luce delle nanomolle apre nuove opportunità per costruire dispositivi su scala nanometrica che si autoalimentano, ad esempio sensori per rilevare le tossine ambientali o per monitorare l'integrità strutturale di un ponte.

"La nostra forma a nanomolla induce una maggiore potenza sia nella gamma ad ampio spettro che in un punto singolo desiderato (che può essere facilmente progettato), e questi rendono possibile l'alimentazione di nanosistemi più avanzati con un singolo sistema fotovoltaico basato su nanomolle, " ha detto Khudiyev.

I miglioramenti dell'efficienza riportati dai ricercatori sono stati calcolati utilizzando uno strumento di calcolo avanzato. "L'osservazione sperimentale di un progetto di fotosensore basato su nanomolle e la sua integrazione in un sistema integrato in fibra su larga scala sarebbe interessante come i prossimi passi, " ha detto Bayindir.

Il gruppo ha già sviluppato un modo semplice per produrre nanomolle realizzando prima lunghe matrici di nanofili, quindi riscaldandoli a una temperatura alla quale gli array possono essere attorcigliati nella forma a nanomolla. La tecnica può essere variata per controllare il diametro della molla e la tenuta del ricciolo.