Los dispositivos pequeños como sensores de luz o componentes de red pronto podrían recolectar energía de las señales de fondo de Wi-Fi y Bluetooth, utilizando un nuevo componente sofisticado que puede convertir incluso las señales más débiles en señales de audio. ondas electromagnéticas en electricidad.
Los investigadores han creado una «rectena» o antena rectificadora de alta sensibilidad, un componente que aprovecha las peculiaridades de la física cuántica para convertir de manera eficiente la energía electromagnética en electricidad de corriente continua (CC). Los investigadores utilizaron este novedoso método de captura de electrones para alimentar un termómetro comercial.
En un estudio publicado el 24 de julio en la revista Electrónica de la naturaleza, Los científicos sugirieron que esta tecnología podría ampliarse para alimentar dispositivos y sensores de Internet de las cosas (IoT) utilizando una pequeña proporción del exceso de señales de radiofrecuencia (RF) que utilizan para comunicarse entre sí.
Las rectenas reciben ondas electromagnéticas, como las que se encuentran en las señales de radiofrecuencia (RF), como Wi-Fi y Bluetooth, o diferentes longitudes de onda de luz, y las capturan como electricidad de corriente alterna (CA) a través de la antena. Luego, el dispositivo convierte esta corriente en electricidad de CC a través de su circuito rectificador.
Se sabe desde hace mucho tiempo que las rectenas pueden utilizarse para generar bajos niveles de electricidad; los investigadores lo han demostrado alimentando de forma inalámbrica modelos de vehículos y experimentos similares desde la década de 1960. Por ejemplo, en 1964, el fabricante de armas Raytheon realizó una transmisión televisiva en la que Demostró un helicóptero controlado a distancia alimentado por microondas.
Relacionado: La tecnología inalámbrica podría reemplazar al Bluetooth en distancias cortas y aumentar cinco veces la duración de la batería
Pero en estos casos, la energía se transmitía directamente al dispositivo en forma de energía de microondas. Las señales de radiofrecuencia ambientales son mucho más débiles y no se dirigen directamente a los dispositivos.
En el artículo, los investigadores afirmaron que las señales de radiofrecuencia ambientales pueden registrar valores muy por debajo de los -20 decibelios-milivatios, una unidad de medida utilizada para expresar la intensidad de la señal. Para ponerlo en perspectiva, el teléfono inteligente promedio transmite señales a 27 dBm, mientras que un horno microondas funciona a 60 dBm.
Para aprovechar las señales ambientales muy débiles producidas por las redes Wi-Fi y Bluetooth, los investigadores recurrieron a un rincón relativamente oscuro de la investigación cuántica.
Conocida como «espintrónica», estudia el giro cuántico de los electrones y su relación con los campos magnéticos. Para su demostración, los investigadores se apoyaron en las propiedades de las uniones túnel magnéticas (MTJ), un componente que consiste en una capa muy fina de material aislante intercalada entre dos capas magnéticas. Las MTJ se utilizan con mayor frecuencia en unidades de disco duro y se han utilizado en Otros tipos de memoria computacional.
Las señales de RF pueden ejercer un efecto sobre las uniones de unión molecular, en el que la corriente de la señal afecta el giro de los electrones dentro de la estructura. Esto se puede aprovechar para producir electricidad.
El equipo creó una serie de «rectificadores de espín» (SR) a escala nanométrica formados a partir de MTJ, con dimensiones completas de 40 x 100 nanómetros cuadrados y 80 x 200 nm2, sensibles a las frecuencias de señales electromagnéticas ambientales comunes como Wi-Fi (frecuencias de 2,4 gigahercios), 4G (2,3 a 2,6 GHz) y 5G (3,5 GHz).
Después de demostrar la eficacia de su componente por sí solo, los investigadores crearon un conjunto SR que podría alimentar un sensor de temperatura disponible comercialmente utilizando solo menos 27 dBm de RF ambiental.
En el futuro, el equipo espera que este método pueda utilizarse para reducir el costo de carbono del funcionamiento de redes inalámbricas al reducir la dependencia de la batería y el consumo de energía en sensores y otros dispositivos pequeños.
