1。 高效太阳能电池
典型的太阳能电池只能在白天有阳光的时间工作,在黑天和阴天时,这种传统电池便失灵了。因此,典型的太阳能电池只能吸收很小波段的光能,然而太阳光中有大量的紫外线被忽略,工作的效率相当低下,转化效率仅仅只有20%,性能最好的也不过40%。而且典型传统的构造非常复杂,电路集成度低,体积大,造价昂贵。但是如果采样用纳米天线阵列的太阳能电池,则境况会大大改变,首先直接能够吸收紫外线,直接转化为电能;其次利用纳米天线阵列先吸收紫外线,在进行调制,调制为可见光,再进行转换。其次,地球本身就是一块磁铁,分为南极北极,能够一直不断地发射电磁波,如能将这种电磁波调制为可见光再吸收再转换,便可以得到这些意想不到的能源。加之,传统的太阳能面板不能收到红外光波这种不可见光波,而地球一直在源源不断的辐射红外线,因此这些能源在没有使用新型纳米天线太阳能电池前都被浪费了。而纳米天线太阳能面板就可以改变这种境况。依据这些理论,新型纳米天线阵列电磁接收机于2011年问世,由美国密苏里大学研发,创新性的将纳米天线接收机安装在太阳能吸收面板上,这样,这种电池能够昼夜工作,白天能够吸收太阳光等可见光,夜间则能够捕捉和吸收地球辐射的红外线、电磁波和一些宇宙射线,效率翻了两倍之多 [6]。
2。 近场光学显微镜
因为光学衍射的界限,一个微小的点经过光源照射后,其投影已经是一片模糊的区域,而不可能是一个清晰的点,所以传统光学显微镜的分辨率要比其相应尺寸小。为了对纳米科技的继续探究而要达到分辨率的需求,必须要缩小显微镜的探针尺寸,从而能捕捉波长更小的光波,进而满足显微镜的精度要求。而探针尺寸的缩小则必然会引起光的衍射所带来的误差,这种误差是致命的,仍然无法突破衍射极限的封锁。而纳米光学天线打破了这种封锁,它能够将捕获的光波分割到亚波长大小,因此,纳米天线的问世,突破性的提升了光学显微镜的瓶颈。 不久,一种对称振子结构的金属颗粒纳米天线问世,它创新性的采用蝴蝶结形作为振子结构。Bert Hecht研究团队制造了它。这种纳米天线的制作要求的精度比较高,长度为光波的波长,单元间隙为50nm。这种新型光学天线制备在显微镜的探针端面,通过该显微镜测量量子点的荧光效应,来测试新型光学天线的作用。观测结果为该光学天线的引入使得探针的分辨率达到约50nm,分辨率远小于波长尺寸[7]。在国内,针对显微镜清晰度的提高的研究也在继续。从传统的手段渐渐的转变为纳米天线的新思路上来。上海交通大学的研究团队发挥了中国人创造性地思维,在光纤探测针的顶端安装了矩形结构的对称纳米振子单元的纳米天线阵列。该天线利用细小探针在金属表面形成散射薄膜,在近端成像。这种技术可以将图像分辨率提高到90nm。
3。 纳米光刻技术
当光波照射在金属纳米粒子天线阵列上时,会在其表面上产生等离子体激元,表现出更为优秀的电磁特性和光学属性。这个原理不仅超越了衍射限制,而且还能够调制和控制光路调制光信号,使得光电信息工程拥有更为广泛的应用。 在2006年,Harvard 研究团队制造出一款金质的纳米天线阵列。利用该天线制备的激光器,可以将激光聚焦到30nm大小的点上[9]。利用上述发现可以将光盘容量提高到3。6TB,这大大超出了市面上的硬盘容量。2009年,Peter团利用此项技术,将光盘存储量跨越性地提高了2倍,而且存读取速度调高到了惊人的1000Kbit/s[8],这比市面上最快的固态硬盘还要快上不止一个数量级。这种技术可应用于数组存储、数据加密、和光学图像等相关领域。