Advertentie
In het gemiddelde huishouden of zelfs op straat is er geen tekort aan willekeurige signalen in de ether. Deze signalen komen van allerlei Wi-Fi, Bluetooth, en 5G netwerken, maar zijn natuurlijk enkel te gebruiken voor verbonden apparaten. Echter zijn deze signalen technisch gezien ook een bron van energie. Nu hebben onderzoekers een nieuwe methode ontwikkeld om gebruik te maken van de energie in deze signalen en deze energie te gebruiken om kleine apparaten van stroom te voorzien.
De grote doorbraak zit hem in een, zeer kleine, zogenaamde ‘spin-rectifier’ die zijn werk kan doen op de nanoschaal. Dit onderdeel is in staat om de op te vangen wisselstromen van de radiosignalen om te zetten in een gelijkstroom. Het gaat hierbij om signalen van slechts -20 dBm. Voorheen was het weliswaar mogelijk om deze signalen op te vangen, maar omzetten naar gelijkstroom was zodanig inefficiënt op een dusdanig laag voltage dat de meeste energie direct weer verloren ging.
Professor Yang Hyunsoo aan de National University of Singapore, onder wiens vleugel dit project werd uitgevoerd, geeft aan dat traditionele Schottkydiode gelijkrichters niet veel verbetering hebben gezien in de afgelopen decennia door fundamentele limitaties in de thermodynamica op zulke lage energieniveaus. In de afgelopen jaren zijn er wel grote stappen gezet in verbeteringen aan de efficiëntie van antennes en impedantie-matching van netwerken. Deze verbeteringen vereisen echter grotere chips en daarmee wordt verdere verkleining van deze technologie gestremd.
Het team van Yang kon echter de zogenaamde spin-rectifiers zodanig configureren dat het een nieuwe, compacte en efficiënte methode is om radiosignalen in gelijkstroom om te zetten. Door een reeks van 10 spin-rectifiers in serie te zetten met een efficiëntie van slechts 7,8 procent was het team in staat een temperatuursensor van stroom te voorzien met een signaalsterkte in de omgeving van slechts -27 dBm.
Deze resultaten werden gedeeld in Nature Electronics samen met onderzoekers van Tohoku University in Japan, en Messina in Italië. Het team is nu bezig met het optimaliseren van het volledige apparaatje. Zo kan de antenne op de chip geïntegreerd worden waarmee de efficiëntie nog verder kan toenemen en het geheel nog kleiner kan worden gemaakt. De onderzoekers hopen daarnaast dat ze kunnen samenwerken met het bedrijfsleven en andere academici om verder onderzoek te doen naar slimme (IoT) systemen die zichzelf van energie kunnen voorzien met deze methode.