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Dispositivo ultradelgado convierte Wi-Fi en electricidad

Dispositivo ultradelgado convierte Wi-Fi en electricidad

Esta semana, un nuevo artículo publicado en la revista Nature por un equipo internacional, dirigido por investigadores del MIT, revela un nuevo dispositivo que puede convertir las señales wifi en electricidad, abriendo la puerta a la alimentación inalámbrica de dispositivos electrónicos y por aire. carga de baterías.

El nuevo dispositivo es increíblemente delgado y flexible

El dispositivo, conocido formalmente como rectenna, un dispositivo que puede convertir ondas electromagnéticas de CA en electricidad de CC, lee los tipos de ondas electromagnéticas que transportan señales WiFi como formas de onda de CA.

Para ello, utiliza una antena de radiofrecuencia (RF) flexible unida a un nuevo tipo de semiconductor de unos pocos átomos de espesor. El semiconductor recibe el voltaje de entrada y salida de CA en CC, que es capaz de alimentar componentes electrónicos o recargar baterías.

La idea de utilizar la transmisión inalámbrica para alimentar dispositivos es antigua, y se remonta a Nikola Tesla, pero los intentos modernos de construir rectennas eficaces se han encontrado con dificultades. El componente crítico de la rectenna, conocido como rectificadores, se ha basado anteriormente en materiales que eran muy rígidos, como el silicio, y no se incrustaban de manera efectiva. Las opciones más flexibles presentaban rectificadores que eran demasiado débiles para captar las transmisiones electromagnéticas de alta frecuencia que los harían funcionales.

Los investigadores que están detrás del estudio sienten que han encontrado la solución correcta para ambos problemas.

Diseñar el nuevo rectificador

Para superar estos desafíos, los investigadores utilizaron un material llamado disulfuro de molibdeno (MoS2). Cuando se expone a ciertos agentes químicos, MoS2 reconfigura sus átomos de una manera que opera como un interruptor al forzar una transición de fase entre una sustancia semiconductora a una metálica. Crea lo que se conoce como diodo Schottky, una unión entre un semiconductor y una sustancia metálica.

“Mediante la ingeniería de MoS2 en una unión de fase metálica semiconductora 2-D ", dijo el autor principal y postdoctorado en Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT, Xu Zhang," construimos un diodo Schottky ultrarrápido y atómicamente delgado que minimiza simultáneamente la resistencia en serie y la capacitancia parásita ".

La capacitancia parasitaria es el almacenamiento natural de porciones de la carga eléctrica que pasa en ciertos materiales que componen el rectificador. Esto tiene el efecto de ralentizar el circuito y disminuir su eficiencia.

Es esta eficiencia mejorada en el diodo Schottky del investigador, por órdenes de magnitud, lo que hace que su dispositivo sea tan poderoso, ya que su capacitancia parásita mucho más baja sobre los rectificadores flexibles de primera línea actuales le permite capturar señales de frecuencia mucho más altas, convirtiendo hasta 10 GHz de señales inalámbricas en electricidad.

“Tal diseño”, según Zhang, “ha permitido un dispositivo totalmente flexible que es lo suficientemente rápido como para cubrir la mayoría de las bandas de radiofrecuencia utilizadas por nuestra electrónica diaria, incluyendo Wi-Fi, Bluetooth, LTE celular y muchas otras. "

Convirtiendo Wi-Fi en electricidad en el mundo real

Las aplicaciones del mundo real para un dispositivo flexible como este son alucinantes. Además de los dispositivos electrónicos flexibles y portátiles que no necesitan fuentes de energía independientes, como baterías, los sensores médicos ingeribles podrían beneficiarse enormemente de esta tecnología a medida que pasan por el sistema del paciente, transmitiendo datos a medida que avanzan.

“Lo ideal es que no se quiera utilizar baterías para alimentar estos sistemas, porque si tienen fugas de litio, el paciente podría morir”, según Jesús Grajal, coautor del estudio e investigador de la Universidad Politécnica de Madrid. "Es mucho mejor recolectar energía del medio ambiente para encender estos pequeños laboratorios dentro del cuerpo y comunicar datos a computadoras externas".

Tomás Palacios, coautor del estudio y profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y director del Centro MIT / MTL de Dispositivos de Grafeno y Sistemas 2D en los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas de la escuela, tiene un plan aún mayor para esta tecnología. .

“¿Qué pasaría si pudiéramos desarrollar sistemas electrónicos que envolvemos alrededor de un puente o cubrimos una carretera completa, o las paredes de nuestra oficina y llevar inteligencia electrónica a todo lo que nos rodea? ¿Cómo proporciona energía a esos dispositivos electrónicos?

"Hemos ideado una nueva forma de alimentar los sistemas electrónicos del futuro, mediante la recolección de energía Wi-Fi de una manera que se integra fácilmente en grandes áreas, para llevar inteligencia a cada objeto que nos rodea".


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