Desarrolló una rectenna 2D única con un diodo Schottky de MoS 2 con un espesor de solo tres átomos.
Los ingenieros han aprendido durante mucho tiempo cómo extraer energía de una señal de radio. Para esto, se
utilizan rectenes (antenas rectificadoras) que convierten la energía del campo de onda electromagnética en energía de corriente continua. La opción más simple puede ser un vibrador de media onda, entre cuyos hombros está instalado un diodo.
Los ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts han propuesto un
nuevo diseño recteno MoS 2 que ofrece varias ventajas. En primer lugar, es una estructura plana con un espesor de solo tres átomos, es flexible, en contraste con los rectificadores de silicio y arseniuro de galio. En segundo lugar, el sulfuro de molibdeno es mucho más barato. Y lo más importante, una rectenna flexible funciona con radiación electromagnética con una frecuencia de hasta 10 GHz y
funciona bien en el rango de Wi-Fi , es decir, de 2.4 a 5.9 GHz. Ofrece aproximadamente 40 microwatts. No mucho, pero suficiente para un LED o un chip simple.
La transmisión de energía por microondas a largas distancias es una tecnología indispensable en algunas áreas. Por ejemplo, los científicos están hablando de usarlo para
dispersar un elevador espacial y
transferir hacia abajo la energía recolectada por los paneles solares en órbita . Pero también hay una aplicación banal. Por ejemplo, los sensores en miniatura y otros dispositivos de Internet de las cosas pueden funcionar durante años sin una batería incorporada u otra fuente de energía física, simplemente recibiendo energía de una señal de radio.
Los dispositivos IoT pueden extraer la corriente de las ondas de radio circundantes a frecuencias arbitrarias, que incluyen WiFi, Bluetooth, LTE y muchos más. Ya se han desarrollado rectenos y rectificadores de silicio y galio con una eficiencia de hasta 50-60%. En una nueva rectenna MoS
2 , la eficiencia generalmente no supera el 30%, pero la tecnología sigue siendo bastante interesante.
Como se muestra en la siguiente ilustración, el dispositivo utiliza
un diodo Schottky . Imita las propiedades de la transición metal-semiconductor que se ha usado en rectenes hasta ahora. Debido a esto, la
capacitancia parásita se minimiza y la conversión se acelera en un orden de magnitud, es decir, el rectificador puede procesar ondas a frecuencias mucho más altas: hasta 10 e incluso 12 GHz. Anteriormente, esto no era posible con rectificadores flexibles.
Electrónica 2D
La electrónica flexible
se puede utilizar en áreas completamente nuevas : de hecho, esta es una película invisible en la que se convierte cualquier dispositivo. Como escriben los autores de la invención, los objetos cotidianos "se convierten en una red inteligente de sensores distribuidos". Tal película electrónica puede cubrir las paredes de las habitaciones (como fondos de pantalla), edificios, puentes, carreteras, lo que sea,
dice el ingeniero Thomas Palacios del Centro de Instrumentos de Grafeno y Sistemas 2D en el Laboratorio de Tecnología de Microsistemas MIT.
En los últimos años, se han desarrollado varios componentes importantes de dicha red, incluidos
transistores, sensores y dispositivos de memoria . Todo lo que se necesitaba era una fuente de energía bidimensional efectiva. Ahora lo esta. Como ya se mencionó, esta rectenna funciona un orden de magnitud más rápido que
los rectificadores planos existentes , por lo que por primera vez fue posible extraer energía de una señal de Wi-Fi. Según los científicos, estas fuentes de alimentación universales son adecuadas para la integración con diversos sistemas electrónicos.
Un dispositivo con energía inalámbrica es más adecuado para implantes médicos, así como
sensores tragados que funcionan dentro del cuerpo humano: "Idealmente, no desea instalar baterías en dichos sistemas, porque si el litio tiene fugas, el paciente puede morir",
dice el ingeniero Jesús Grahal de Universidad Técnica de Madrid, uno de los desarrolladores de la nueva rectenna. "Es mucho mejor recolectar energía del medio ambiente para alimentar estos pequeños laboratorios dentro del cuerpo y transferir datos a computadoras externas".
El equipo está trabajando actualmente en crear sistemas más grandes y aumentar la eficacia de rectenna. El artículo científico fue
publicado el 28 de enero de 2019 en la revista
Nature .
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