加州理工学院研究人员创造的一项新技术，在10月30日出版的“科学快报”在线发表的一篇论文中有所描述，代表了利用这种能量损失的第一步。

阳光由许多波长的光组成。在传统的太阳能电池板，硅原子通过太阳光撞击和原子最外层的电子吸收能量从一些太阳光的这些波长的，使得电子获得兴奋。一旦受激电子吸收足够的能量从硅原子中跳出，它们就可以独立地流过材料以产生电能。这被称为光伏效应-这种现象发生在太阳能电池板的光伏电池中。

虽然硅基光伏电池可以吸收落在可见光谱中的光波长-人眼可见的光-红外光等较长波长会穿过硅。这些波长的光线直接通过硅片，永远不会转换为电能-在红外线的情况下，它们通常会因不需要的热量而损失。

“硅只吸收光谱的一定部分，对其余部分是透明的。如果我在屋顶上放置一个光伏模块，硅会吸收那部分光谱，并且其中一些光会转换成电能。但是其余部分最终只是加热了我的屋顶，“霍华德休斯应用物理和材料科学教授HarryA.Atwater说道。负责这项研究的Resnick可持续发展研究所所长。

现在，阿特沃特和他的同事已经找到了一种吸收和利用这些红外波的方法，这种红外波的结构不是由硅组成，而是完全由金属组成。

他们开发的新技术基于在称为等离子体共振的金属结构中观察到的现象。等离子体是在金属遇到空气的点处存在于金属表面上的电子的协调波或波纹。

虽然金属的等离子体共振在本质上是预先确定的，但Atwater和他的同事发现，当金属在实验室中制成微小的纳米结构时，这些共振能够被调谐到其他波长。

“通常在银，铜或金等金属中，金属中的电子密度是固定的;它只是材料的一种特性，”阿特沃特说。“但在实验室中，我可以在金属纳米结构的原子上添加电子并将它们充电。当我这样做时，共振频率会发生变化。”

“我们已经证明这些共振激发的金属表面可以产生一种潜力”-这种效果非常类似于用一块毛皮摩擦玻璃棒：你将电子沉积在玻璃棒上。他说：“你可以充电，或者建立可以轻微放电的静电电荷。”“同样地，激发这些金属纳米结构在它们的共振附近会使这些金属结构充电，从而产生可以测量的静电势。”

阿特沃特说，这种静电势是电力生产的第一步。“如果我们能够开发一种产生稳态电流的方法，这可能是一种电源。他设想太阳能电池利用等离子电效应有一天与光伏电池一起使用，以利用可见光和红外光来创造电。

虽然这种太阳能电池仍处于发展阶段，但这项新技术现在甚至可以纳入新型传感器中，这些传感器可根据静电电位检测光线。

“像所有这些发明或发现一样，这项技术的发展方向是不可预测的，”阿特沃特说。“但是，只要你能够展示出一种新的效果来创造一种光传感器，那么这种发现几乎总能产生某种新产品。”

这项工作发表在题为“金属纳米结构中的等离子体电势”的论文中。其他共同作者包括第一作者MatthewT.Sheldon，他是加州理工学院的前博士后学者;加州理工学院应用物理研究生AnaM.Brown;来自阿姆斯特丹FOM研究所AMOLF的JorikvandeGroep和AlbertPolman。该研究由能源部，荷兰科学研究组织和NSF研究生研究奖学金资助。