First optical rectenna – Journal Nature Nanotechnology發表於2015年9月28日
被寄予厚望的無線供電技術，其中最重要的元件就是整流天線 Rectenna，它是整流器(Rectifier)與天線(antenna)的結合，本質上是一個天線配上一個二極體就可以把電磁波轉化為能量。上個世紀的整流天線尺寸只能做到數十微米的等級，因此只能轉換無線電波、微波 與紅外光，但近年來藉由奈米技術的協助，整流天線終於能突破極限來捕獲可見光。欲瞭解整流天線的運作機制，不妨先來嘗試下列的實驗：
一、DIY微波洩漏偵測器
這個實驗使用一個蕭特基二極體（Hitachi 1SS106）來當作高頻檢波用途，並串接一顆LED（Basic Red 5mm），這兩種電子元件均可在電子材料行購得。由於家用微波爐利用頻率為2450 MHz（波長為12.2cm）的微波對食物加熱，若要產生諧振則天線長度應為λ、λ/2 或λ/4。基於LED的金屬接腳展開後的長度約6公分，蠻接近λ/2，因此就可以直接將二極體與LED的接腳扭在一起即可（理論上，當天線的長度為訊號波長的1/4時，天線的發射和接收轉換效率最高。有興趣的讀者不妨嘗試看看）。連接時要注意極性方向，LED的二根接腳不一樣長，長腳要接正極才會亮，因此必須【將LED的長腳與二極體標示白線的那一端扭在一起】。（註：檢測微波爐是否有洩漏時，盡量不要直接以手握在金屬接腳來檢測，因為人體也是天線，所以會影響到諧振的效果）。
二、DIY手機來電閃
將多個蕭特基二極體串接，並算好手機使用頻段的波長來設計線路迴圈的天線長度，如此即能做出一個手機來電閃，有興趣DIY的朋友請參考這裡→《How To Build RF Radiation Meter》
由於整流天線的尺寸須配合電磁波的波長，因此若要使用它來擷取可見光，就必須縮小天線的尺寸。在2013年MIT的Michael Watts研究團隊成功研發 紅外光波段的光學陣列 之後，Georgia 理工大學終於在今年成功開發出以奈米碳管製作 可擷取可見光的整流天線，能將光直接轉變成直流電。研究人員認為，此一成果有望提供除了光電二極體之外的另一種利用太陽能的新途徑。
這種光學整流天線是以奈米碳管作為天線來捕獲陽光或其他光源，當光波撞擊奈米碳管時，產生的振盪電荷會通過整流器以產生微小的直流電。藉由數十億個整流天線所排成的陣列，就能產生可觀的電流。根據 Georgia 理工大學機械工程學院的 Baratunde Cola 解釋，奈米天線配上一個「金屬—氧化鋁絕緣層—金屬」二極體，就能將交流訊號轉為直流。根據 PhysOrg報導，研究人員先在導電基質上生長出垂直的奈米碳管叢，再用多種奈米製程沈積出「金屬—絕緣層—金屬」結構的整流器。可見光的振盪是透過鋁—鈣電極與奈米碳管相互作用，頂端的整流器則能以高達10 15 赫茲的速度來執行ON或OFF的動作，讓天線所激發出的電子只能從單一方向進入電極。Baratunde Cola說，目前這個整流天線的光電轉換效率還有待提升，將來將朝降低電阻與實現多導電通道的技術來增加轉換效率及提高輸出功率，他們相信有商業價值的低成本光學整流天線可能一年內就會出現。
結論：
目前商業化太陽能電池屬於非晶矽形態，這種電池的效率僅有10%，縱使成本昂貴的單晶矽電池效率也不過是25%。而且三五族半導體的吸光頻寬狹窄，奈米碳管或石墨烯的吸光頻寬則相對較大，可從可見光涵蓋至紅外光，因此光頻整流天線一旦商業化，不僅能成為太陽能發電的替代方案，尚能應用在收集廢熱的發電用途。希望真能如 Baratunde Cola 所言，很快就能看到商品上市。果真如此，說不定屆時手機外殼就是奈米碳管做的，那麼用戶們可能再也用不著移動電源了。
延伸閱讀
2003年，歐盟曾在留尼旺島建造一個10kW的微波輸電裝置，以2.45GHz頻率向Grand-Bassin村進行點對點無線供電
https://youtu.be/pcsd-UD0vr8