نانو آنتن الکتریکی MIM (رنج فرکانسی ۱۲MIM) نانو آنتن و فرکانسهای بیش از ۳۰ تراهرتز

تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن الکتریکی جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

در سیستم رکتنا خورشیدی میلیون ها عدد نانو آنتن به همراه یکسو ساز مناسب در کنار یکدیگر قرار میگیرند و هر یک به صورت جداگانه به تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید می پردازند.این دیود باید بتواند در فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز کار کند. دیود شاتکی که یک دیود نیمه هادی با افت ولتاژ پایین و سرعت پاسخدهی نسبتا سریع می باشد توانایی یکسو سازی و آشکار سازی سیگنالهای با فرکانس تا 5تراهرتز را دارد. دیود MIM به دلیل زمان تونلزنی فمتو ثانیه ای وافزایش چشمگیر سرعت پاسخ دهی، میتواند به عنوان جایگزینی برای دیود شاتکی در ناحیه فرکانسی فروسرخ و مرئی به کار رود.از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژیتابیده شده از طرف زمین یا همان تشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طو ل مو جهای 10 میکرومتر،یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند، به همیندلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آ ب وهوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود در سالهای اخیر در جهت تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی معرفی شده و به سرعت در حال توسعه و تحقیق می باشد. در حالی که راندمان سلو لهای خورشیدی رایج در بازار دربهترین حالت حدود 30 درصد است، راندمان دو الی سه برابر این مقدار برای Recten ها قابل حصول می نماید. لازم به ذکر است رکتنا در سالهای اخیر خصوصا در موضوع انتقال توان در باند مایکروویو مورد مطالعه قرار گرفته است. برای نمونه در حالت تئوری برای تک فرکانس 9.2 GHz ، بیش ار 10 درصد راندمان پیش بینی شده است. البته این در حالی است که راندمان عملی ساخت این ادواد ممکن است کمی متفاوت باشد و باید در عمل مشخص گردد.آنتن دیپل با پالریزاسیون خطی و طول 2/λ که پهنای باند نسبی 11 %دارد، قادر به جمع آوری حدود pW 75.2 خواهد بود.برای همین مشخصات در صورت استفاده از آنتن با پالریزاسیون دوبل،توان pW 5.5 حاصل خواهد گردید. با توجه به پایین بودن توان دریافتی هر آنتن مستقل،استفاده از آرایه های آنتنی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.

هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن MIM برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانو آنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شودنانو آنتن MIM وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت دریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) باید ابعاد نانو آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذا جهت دریافت تابش های خورشیدی که طول موج های ناحیه فروسرخ،مرئی و فرابنفش را شامل میشوند به آنتنی با ابعاد نانومتر نیاز است .از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

در ساختار نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) اندوکتانس جنبشی در واحد طول نانو لوله ده هزار برابر بزرگتر است از اندوکتانس مغناطیسی در واحد طول آنتن های معمولی میباشد. بنابر این سرعت موج 100 بار کوچکتر از سرعت نور خواهد بود. راندمان یک نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) از مرتبه -90dB می باشد که به دلیل تلفات مقاومتی خواهد بود.

 این در حالی است.ابعاد نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) و مجموعه نانو سیستم یا نانو سنسور، فرکانس کاری، تلفات توان، محدوده و ابعاد شبکه سنسوری، ساختار و امکانات سیستم تغذیه و بستر فیزیکی ارتباطی بین بخش های مختلف یک سیستم نانو، عوامل و پارامتر های عمده ای هستند که هر یک به نوعی تعیین کننده بوده و قابلیت ساخت و عملکرد سیستم نهایی را تعیین می نمایند.میتوان از ساختارهای گرافن برای ساخت نانو آنتن ها استفاده نموده و این ساختار با ارزش می تواند نقش بسیار اساسی ایفا نماید.ساخت نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) در کاربرد های مختلف سیستم های مخابراتی و ارتباطی مشترک با سیستم های نانو مقیاس،  زمینه ها و کارکردهای جدیدی از تجهیزات و سیستم های مخابراتی نانو الکترونیک پایه میباشد .

از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری و نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانو آنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.نانو ادوات الکترونیکی _ نوری Optical nano-electrical devices یک کلاس بسیار ارزشمند از فناوری  نانو الکترونیک است که از تعامل منحصر به فرد نور با طول موج زیر موج ، مواد الگو در مقیاس نانو ، و روشهای ساخت با فناوری نانو برای ایجاد یک دستگاه نوری و پلت فرم تولیدی استفاده می کند.در مدار های نانو نوری مورد استفاده در لوازم الکترونیکی مصرفی ، ارتباطات و برنامه های امنیتی ، دستگاه های نانو نوری به دلیل رفتار جدید ، اندازه کوچک ، سهولت ادغام و هزینه های کلی پایین ، مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. از طریق این ویژگی ها ، نانو نوری جایگزین های قانع کننده ای برای راه حل های نوری فله معمولی ارائه می دهد و عملکرد و عوامل شکل را ارائه می دهد که اپتیک های معمولی نمی توانند با آنها مطابقت داشته باشند .خواص نوری منحصر به فرد نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) از الگو گیری مناسب مواد در مقیاس نانو با ساختارهایی که ابعاد بحرانی آنها چندین برابر کمتر از طول موج نوری است که در آنها کار می کنند ، ناشی می شود ، در نتیجه مواد نوری با نوری اصلاح شده بسیار مفید ایجاد می کند.

از طریق ترکیب مناسب مواد و ساختارها ، نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) می توانند هرگونه عملکرد نوری منفعل از جمله فیلتر قطبش ، عقب ماندگی فاز ، فیلتر طیفی و مدیریت انتشار (به عنوان مثال ، لنزها و تقسیم کننده های پرتو) را انجام دهند. عملکردهای مختلفی را می توان برای برنامه های کاربردی مبتنی بر فضای آزاد و موج طراحی کرد. نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) نیز می توانند طوری طراحی شوند که در هر محدوده طول موج کار کنند. روش اصلی برای طول موج UV ، قابل مشاهده و IR با تغییرات مناسب در ابعاد و مصالح ساختاری قابل استفاده است. علاوه بر این ، آنها می توانند هسته یک نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) را تشکیل دهند. کاربرد های عملی نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) به یک سیستم نوری کامل متشکل از مواد نانو طرح دار و مواد مجاور شامل بستر نوری و پوشش های فیلم نازک نیاز دارد.ساختار های نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) به عنوان ترکیبی از ویژگی های مادی و فیزیکی تعریف می شوند.

نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) باید طولی برابر با نصف طول موج در محیط دی الکتریک (زیر لایه) داشته باشد.عرض نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) امپدانس ورودی را کنترل می کند. پهنای بزرگتر نیز می تواند پهنای باند را افزایش دهد. برای یک آنتن وصله مربعی که به روش بالا تغذیه می شود، امپدانس ورودی حدود 300 اهم خواهد بود. با افزایش عرض می توان امپدانس را کاهش داد. 

با این حال، برای کاهش امپدانس ورودی به 50 اهم اغلب نیاز به یک نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) بسیار گسترده است که فضای با ارزش زیادی را اشغال می کند. عرض بیشتر الگوی تابش را کنترل میکند.پهنای باند نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) بسیار کوچک است. آنتن نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) مستطیلی به طور کلی باریک هستند. پهنای باند نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) مستطیلی معمولا 3 درصد است. ثانیا، نانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) برای کار در 100 مگاهرتز طراحی شده است، اما در حدود 96 مگاهرتز رزونانس دارد. این تغییر به دلیل فیلد های حاشیه ای در اطراف آنتن است که باعث می شودنانو آنتن الکتریکی (نانو آنتن MIM) طولانی تر به نظر برسد.ارتباط بین دستگاههای نانو یک چالش اساسی است که مربوط به توسعه نانو آنتن ها و گیرنده های الکترو مغناطیسی مربوطه است. کاهش اندازه آنتن سنتی به صد ها نانو متر منجر به فرکانس عملکرد های بسیار بالا میشود . در فرکانس های باند THz ، پهنای باند بسیار بزرگ موجود منجر به از بین رفتن مسیر بسیار بالاتر از باند های فرکانس پایین تر میشود.