Плазмонные наноструктуры позволят усовершенствовать технологии получения солнечной энергии и создать более эффективные оптоэлектронные устройства связи.
Новый способ преобразования энергии света в электрическую
Плазмон-индуцированные токи в системе, содержащей наночастицы золота, позволяют преобразовывать энергию излучения в электрическую с высокой эффективностью. 

В структурированных материалах, в частности, изготовленных из наночастиц золота и светочувствительных молекул порфирина, могут возбуждаться коллективные колебания электронов — плазмоны. Точно подобранная структура материала и электрические свойства окружающей среды позволяют получить и электрический ток. В 2010 году группа ученых из Университета Пенсильвании во главе с профессором Даун Боннелл опубликовала результаты работы, посвященной созданию таких структур методом сегнетоэлектрической нанолитографии.

Исследователи наблюдали повышение эффективности преобразования энергии излучения в электрическую, но не смогли доказать, что оно вызвано именно «горячими электронами», появившимися благодаря формированию плазмонов. На тот момент нельзя было исключить возможность того, что молекулы порфирина сами переходят в возбужденное состояние, или что электрическое поле каким-то образом «концентрирует» входящее излучение.

«Мы предположили, что сможем извлечь электроны из материала, когда плазмоны будут возбуждены до высоких уровней энергии», — говорит Боннелл. Её команда разработала плазмонную наноструктуру, которая позволила исключить другие возможные причины увеличения фототока и изучить механизм его появления.

«В ходе измерений мы зафиксировали увеличение эффективности в 3−10 раз по сравнению с обычным фотовозбуждением, — рассказывает Боннелл. — А ведь даже не оптимизировали систему. В принципе, нетрудно представить себе её огромный потенциал».

Устройства, использующие плазмон-индуцированные токи, могут работать на различных длинах волн: изменение размеров наночастиц и расстояний между ними позволяет подбирать параметры системы для решения различных технических задач.

«Вообразите себе покрытие ноутбука, которое работает как фотоэлемент и обеспечивает его питание, используя только солнечный свет. — говорит Боннелл. — Такие материалы могут улучшить и коммуникационные устройства, став частью эффективных молекулярных схем».

По пресс-релизу University of Pennsylvania