Международная группа ученых из Индии, Сингапура, Японии и Италии разработала технологию получения электричества из слабых радиоволн, таких как сети Wi-Fi и Bluetooth. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Electronics (NatElectron).
Команда создала высокочувствительный приемник, названную “ректенной”, или выпрямляющей антенной. Устройство использует особенности квантовой физики для эффективного преобразования электромагнитной энергии в постоянный ток.
Ученые предположили, что эту технологию можно масштабировать для питания устройств и датчиков умных устройств, используя небольшую долю избыточных радиочастотных сигналов.
Ректенны принимают электромагнитные волны радиочастотных сигналов или различные длины волн света, улавливая их как переменный ток (AC). Затем устройство преобразует его в постоянный ток через выпрямительную схему.
Исследователи заявили, что окружающие радиочастотные сигналы могут регистрироваться значительно ниже минус 20 децибел-милливатт (дБм), единицы измерения, используемой для выражения силы сигнала. Для сравнения: средний смартфон передает сигналы на уровне 27 дБм, а микроволновая печь работает на уровне 60 дБм.
Для своей демонстрации исследователи опирались на свойства магнитного туннельного перехода (МТП): компонента, состоящего из очень тонкого слоя изолирующего материала, зажатого между двумя магнитными слоями.
Радиочастотные сигналы могут вызывать сдвиг в МТП, при котором ток сигнала влияет на спин (момент импульса) электронов внутри конструкции. Это можно использовать для производства электроэнергии.
Команда создала серию “спиновых выпрямителей” из МТП нанометрового размера, чувствительных к частотам Wi-Fi (частоты 2,4 гигагерца), 4G (от 2,3 до 2,6 ГГц) и 5G (3,5 ГГц).
Команда надеется, что в будущем этот метод можно будет использовать для сокращения выбросов углерода при эксплуатации беспроводных сетей.
Ранее ученые нашли способ в семь раз ускорить движение электронов в полупроводниках.