Buzz
TPO - Các thiết bị nhỏ như cảm biến ánh sáng hoặc các thành phần mạng có thể sớm sử dụng công nghệ mới để thu thập năng lượng từ tín hiệu Wi-Fi và Bluetooth, nhờ vào một linh kiện mới có khả năng chuyển hóa sóng điện từ yếu thành điện.
Các tín hiệu vô tuyến có thể được chuyển hóa thành điện năng thông qua một loại ăng-ten mới, dựa trên cách các electron hành xử ở cấp độ lượng tử. (Ảnh minh họa: Flavio Coelho)
Nhóm nghiên cứu đã phát triển một 'rectenna' (ăng-ten chỉnh lưu) siêu nhạy, khai thác các hiện tượng kỳ lạ của vật lý lượng tử để chuyển đổi hiệu quả năng lượng điện từ thành điện một chiều (DC). Công nghệ này đã được áp dụng để cung cấp năng lượng cho nhiệt kế thương mại.
Một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Nature Electronics cho thấy công nghệ này có thể được mở rộng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và cảm biến Internet vạn vật (IoT) bằng cách sử dụng một phần tín hiệu tần số vô tuyến (RF) dư thừa mà chúng dùng để giao tiếp.
Các rectenna nhận sóng điện từ từ tín hiệu tần số vô tuyến (RF) như Wi-Fi và Bluetooth hoặc các bước sóng ánh sáng khác và chuyển chúng thành điện xoay chiều (AC) thông qua ăng-ten. Sau đó, thiết bị chuyển đổi điện xoay chiều này thành điện DC qua mạch chỉnh lưu.
Trong những trường hợp này, năng lượng được truyền trực tiếp đến thiết bị dưới dạng sóng vi ba. Tín hiệu RF xung quanh có cường độ yếu hơn nhiều và không được hướng trực tiếp đến thiết bị.
Để tận dụng các tín hiệu yếu từ mạng Wi-Fi và Bluetooth, các nhà nghiên cứu đã khám phá một lĩnh vực ít được biết đến trong nghiên cứu lượng tử. Được gọi là 'spintronics', lĩnh vực này nghiên cứu spin lượng tử của electron và ảnh hưởng của nó đến từ trường.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các đặc tính của các mối nối từ tính (MTJ), bao gồm một lớp vật liệu cách điện cực kỳ mỏng nằm giữa hai lớp từ tính. MTJ thường được dùng trong ổ đĩa cứng và các loại bộ nhớ máy tính khác. Tín hiệu RF có thể tác động đến MTJ, làm ảnh hưởng đến sự quay của các electron trong cấu trúc, từ đó có thể tạo ra điện.
Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một loạt 'bộ chỉnh lưu spin' (SR) ở cấp độ nano từ MTJ, với kích thước 40 x 100 nanomet và 80 x 200 nm2, nhạy cảm với các tần số của tín hiệu điện từ phổ biến như Wi-Fi (2,4 gigahertz), 4G (2,3 đến 2,6 GHz) và 5G (3,5 GHz).
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng phương pháp này sẽ giúp giảm chi phí carbon trong việc vận hành mạng không dây, bằng cách giảm sự phụ thuộc vào pin và tiêu thụ năng lượng trong các cảm biến và thiết bị nhỏ khác.
