Когда: Theory in 1972

Наноантенна (нантенна) — устройство преобразования солнечной энергии в электрический ток, построенное по принципу выпрямляющей антенны, но работающее не в радиодиапазоне, а в оптическом диапазоне длин волн электромагнитного излучения. Идея использования антенн для сбора солнечной энергии была впервые предложена Робертом Бейли в 1972 году. Также эта идея была предложена Николой Тесла в патенте № 685,957 от 05.11.1901.

Возможна и другая, расширенная трактовка данного термина, согласно которой под наноантенной следует понимать миниатюрную антенну, габариты которой не превышают сотен микрон, а один из размеров составляет 100 и менее нанометров. Примером такого рода наноантенн являются диполи на основе нанотрубок, обеспечивающие работу с сигналами частотой несколько сотен ГГц.

Наноантенна является коллектором электромагнитного излучения, предназначенным для поглощения энергии определенной длины волны, пропорциональной размеру наноантенны. В настоящее время Национальная лаборатория штата Айдахо разработала наноантенны для поглощения длин волн в диапазоне 3-15 мкм, что соответствуют энергии фотонов 0.08-0.4 эВ. На основе теории антенн наноантенна может эффективно поглотить свет любой длины волны при условии, что размер наноантенны оптимизирован под конкретную длину волны. В идеале наноантенны лучше всего использовать для поглощения света на длинах волн 0.4-1,6 мкм, потому что эти волны имеют бо́льшую энергию, чем инфракрасные (длинные волны), и они составляют около 85% солнечного спектра излучения (см. рис. 1).

В 1973 году Роберт Бэйли вместе с Джеймсом Флетчером получили патент на «электромагнитный преобразователь волн». Запатентованное устройство было похоже на современные наноантенны. В 1984 г. Элвин Маркс получил патент на устройство, в описании которого явно указано на использование субмикронных антенн для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Устройство Маркса показало существенные улучшения эффективности по сравнению с устройством Бейли. В 1996 году Линь Гуан Х. первым представил доклад о резонансном поглощении света на специально подготовленных наноструктурах и детектировании света с частотой в видимом диапазоне. В 2002 году фирма ITN Energy Systems опубликовала отчёт о своей работе с оптическими антеннами в сочетании с высокочастотными диодами. ITN намеревалась построить матрицу наноантенн с к.п.д. порядка нескольких процентов. Хотя они не увенчались успехом, вопросы, связанные с построением высокоэффективных наноантенн, нашли лучшее понимание. Исследования наноантенн продолжаются.