研究人员想出了一种方法，我们可以通过将多余的红外辐射和废热转化为我们可以使用的电力来从地球收集能量。
这个概念涉及到奇怪的物理学量子隧道效应，这个想法的关键是一种专门设计的天线，它可以以高频电磁波的形式检测废热或红外热量，将这些万亿分之一秒的波信号转化为直接电荷。
实际上，地球上有大量的能量被浪费了——到达地球的大部分阳光都被地表、海洋和大气层吸收了。
这种变暖导致红外辐射不断泄漏，有人估计每秒多达数百万吉瓦。
由于红外线波长非常短，为了利用它们，我们需要超微型天线。 根据这项新研究背后的国际研究团队的说法，量子隧道效应可以提供所需的突破。
“世界上没有商用二极管可以在如此高的频率下工作，”首席研究员 Atif Shamim 说来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST)。 “这就是我们转向量子隧道的原因。”
量子隧道效应是量子物理学中一种成熟的现象，粒子可以在没有足够能量的情况下穿过势垒。
最常用的例子之一是球滚上山：在经典物理学中，球需要一定量的能量才能爬上山并到达另一边。
但在量子物理学中，由于位置不确定性是所有量子的核心，球可以用更少的能量穿过山丘。
这对纳米级天线的构建有何帮助？ 它使电子能够通过金属-绝缘体-金属 (MIM) 二极管等隧道器件穿过一个小势垒，沿途将红外波转化为电流。
科学家们能够创造出一种新的蝴蝶结形状的纳米天线，将薄绝缘体薄膜夹在两个由金和钛制成的稍微重叠的金属臂之间，使他们能够产生隧道工作所需的强电场。
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“最具挑战性的部分是两个天线臂的纳米级重叠，这需要非常精确的对准，”一位研究人员说，来自 KAUST 的 Gaurav Jayaswal。
“尽管如此，通过将聪明的技巧与 KAUST 纳米制造设施的先进工具相结合，我们完成了这一步。”
新创建的 MIM 二极管能够在零施加电压下成功捕获红外辐射，因此它仅在需要时开启。
虽然常规太阳能板只能收获一小部分可见光谱，能够利用所有多余的红外辐射将代表能源生产的革命性转变，用研究人员的话说是“游戏规则改变者”。
更重要的是，与太阳能发电厂不同，这些能量采集器可以全天候运行，无论天气如何。 其他科学家正在努力解决同样的问题从不同角度。
尽管前景广阔，但目前这只是解决这一问题的又一步，并且仍然面临许多技术挑战——例如，目前天线的能源效率不是很高。
“这只是一个开始——概念验证，”沙米姆说。
但最终，这项技术可能会带来巨大的改变。 “我们可以连接数百万个此类设备，以提高整体发电量，”他补充道。
该研究发表于今日材料能源。
