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조지아 공과 대학( Georgia Institute of Technology)의 연구진은 광학 렉테나(rectenna, 정류 안테나)의 기능을 2 배까지 향상시킬 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 렉테나는 이런 성능 향상을 통해서 온도 센서와 같은 저전력 장치를 작동시키는데 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이 장치는 궁극적으로 태양광으로부터 전기를 생성하기 위해서 기존의 태양전지 기술과 경쟁할 수 있을 것이다. 또한 렉테나에 사용된 기술은 열에너지를 전기로 직접 전환시키는데 적용될 수 있을 것이다. 광학 렉테나는 빛의 전자기장과 다중벽 탄소 나노튜브로 구성된 안테나가 결합되어서 작동된다. 전자기장은 안테나 속에서 진동을 발생시키고, 교류 전류를 생성시킨다. 스위칭(swiching)은 테라헤르츠 주파수에서 발생된다. 안테나와 다이오드 사이의 접합부는 개방 상태일 때 전자기관에 대한 저항을 최소화하고, 닫힌 상태일 때 누설을 방지해야 한다. 광학 렉테나는 칼슘을 알루미늄으로 대체하고 탄소 나노튜브 위에 산화물 재료를 코팅시켜서 만들어진다. 산화물 전자 친화력(oxide electron affinity)을 활용함으로써 비대칭성을 10배 이상 증가시킬 수 있었고, 이것은 더 우수한 다이오드를 설계할 수 있게 만들었다. 이전에 만들어진 광학 렉테나는 마이크로볼트 수준의 전력을 생산했다. 이번에 개발된 광학 렉테나는 밀리볼트 수준의 전력을 생성하면서 변환 효율은 10(-5)에서 10(-3)까지 증가시켰다. 이것은 상당히 낮은 수치이지만 유의적인 증가를 보였다. 과학자들은 열전 발전기에 큰 관심을 가지고 있지만, 효과적으로 작동하는 시스템을 만드는데 많은 한계에 도달했다. 이 렉테나는 열을 경제적으로 수확할 수 있는 최선의 방법을 제시할 수 있을 것이다. 또한 이 장치는 우주선 전력 공급을 향상시킴으로써 우주여행을 앞당기는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Advanced Electronic Materials에 ldquo;High Performance Multiwall Carbon Nanotube ndash;Insulator ndash;Metal Tunnel Diode Arrays for Optical Rectification rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/aelm.201700446). |
