Plasmoelektrischer Effekt verwandelt Licht in Strom

Forscher des FOM Institutes AMOLF http://www.amolf.nl  haben eine neue Methode entwickelt, das elektrische Potenzial von Licht noch effizienter zu nutzen. Mit Hilfe exakt geformter Nanokreisläufe aus Metall konnte das Licht eingefangen und in Spannung von 100 Millivolt verwandelt werden. Der Effekt wird von den Experten als „Plasmoelektrischer Effekt“ bezeichnet.

Edle Metalle im Fokus

„Das ist ein völlig neuer Weg, Licht in Elektrizität zu verwandeln. Wir konnten nun demonstrieren, dass damit elektrische Spannung generiert werden kann. Der nächste Schritt wird sein, elektrischen Strom und damit elektrische Energie zu generieren“, so Forschungsleiter Albert Polman.

Kleine Partikel edler Metalle wie Kupfer, Silber oder Gold können ein farbenfrohes Spektrum emittieren, wenn sie erleuchtet werden.

Ein Beispiel sind die Buntfenster in alten Kirchen. Die Farbenpracht entsteht dabei durch kleine metallische Nanopartikel, die sich in den Gläsern befinden. Das Licht, das auf diese Partikel scheint, wird in Plasmonen konvertiert. Plasmonen kann man sich dabei als Schwingungen von Elektronen vorstellen, die relativ zu den positiven Ionen oszillieren. Dieser Vorgang mündet in eine starke Absorption und Beugung bestimmter Lichtfarben.

Nanokreisläufe verwendet

Das Team untersuchte die Lichtabsorption in künstlichen Metall-Nanostrukturen. Sie erleuchteten Nano-Gold mit Licht und stellten fest, dass ein negatives elektrisches Potenzial entstand, als diese Sphären mit blauem Licht erleuchtet wurden. Umgekehrt entdeckten sie ein positives Potenzial im Falle von rotem Licht. Ermutigt durch diese Ergebnisse baute das Team Nanokreisläufe bestehend aus einer quadratischen Matrix mit winzigen Löchern von 100 Nanometern Durchmesser in einem Goldfilm.

Die Matrizen zeigten eine eindeutige Plasmon-Resonanz, wobei die Distanz zwischen den Löchern, die Farbe bestimmte. Wenn der Kreislauf mit einem Laser beleuchtet wurde und das Licht von Blau zu Rot wechselte, änderte sich die Spannung von minus 100 Minivolt auf plus 100 Minivolt. Die Entdeckung könnte eine völlig neue Generation optoelektronischer Geräte ermöglichen, die Licht in elektrische Energie umwandelt.