طور مستطيل ثنائي الأبعاد فريد من نوعه مع صمام ثنائي شوتكي من MoS 2 بسمك ثلاث ذرات فقط
لقد تعلم المهندسون منذ فترة طويلة كيفية استخراج الطاقة من إشارة الراديو. لهذا
الغرض ، يتم استخدام
المستطيلات (هوائيات تصحيح) التي تحول طاقة مجال الموجات الكهرومغناطيسية إلى طاقة تيار مباشر. يمكن أن يكون أبسط خيار هزاز نصف الموجة ، بين الكتفين الذي يتم تثبيت الصمام الثنائي.
اقترح المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
تصميمًا جديدًا لـ MoS 2 مستطيل يوفر العديد من المزايا. أولاً ، إنه هيكل مسطح بسمك ثلاث ذرات فقط ، وهو مرن ، على عكس المقومات الموجودة في زرنيخيد السيليكون والغاليوم. ثانيا ، كبريتيد الموليبدينوم أرخص بكثير. والأهم من ذلك ، يتم عمل مستطيل مرن بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد يصل إلى 10 جيجا هرتز
ويعمل بشكل جيد في نطاق شبكة Wi-Fi ، أي من 2.4 إلى 5.9 جيجا هرتز. ايصاله حوالي 40 ميكرووات. ليس كثيرًا ، لكن يكفي لمصباح LED أو شريحة بسيطة.
يعتبر انتقال طاقة الموجات الصغرية عبر مسافات طويلة تقنية لا غنى عنها في بعض المناطق. على سبيل المثال ، يتحدث العلماء عن استخدامه
لتسريع مصعد الفضاء ونقل الطاقة التي تجمعها الألواح الشمسية في المدار إلى
الأسفل . ولكن هناك أيضا تطبيق عاديا. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل أجهزة استشعار مصغرة وأجهزة إنترنت أخرى لسنوات بدون بطارية مدمجة أو أي مصدر طاقة فعلي آخر ، ببساطة تستقبل الطاقة من إشارة لاسلكية.
يمكن لأجهزة IoT استخراج التيار من موجات الراديو المحيطة بترددات عشوائية ، بما في ذلك WiFi و Bluetooth و LTE وغيرها الكثير. تم تطوير مستطيلات ومُقومات السيليكون والغاليوم بكفاءة تصل إلى 50-60٪. في المستطيل الجديد MoS
2 ، لا تتجاوز الكفاءة عادة 30٪ ، لكن التكنولوجيا لا تزال مثيرة للاهتمام إلى حد كبير.
كما هو موضح في الرسم التوضيحي أدناه ، يستخدم الجهاز
الصمام الثنائي شوتكي . إنها تحاكي خصائص انتقال أشباه الموصلات المعدنية ، والتي استخدمت في المستقيم حتى الآن. لهذا السبب ، يتم تقليل
السعة الطفيلية إلى الحد الأدنى ويتم تسريع عملية التحويل بترتيب من حيث الحجم ، أي أن المقوم يمكنه معالجة الأمواج بترددات أعلى بكثير: حتى 10 و 12 جيجا هرتز. في السابق ، لم يكن ذلك ممكنًا باستخدام مقومات مرنة.
الالكترونيات 2D
يمكن استخدام الإلكترونيات المرنة
في مناطق جديدة تمامًا : في الواقع ، هذا فيلم غير مرئي تتحول إليه أي أداة. كما يكتب مؤلفو الاختراع ، الكائنات اليومية العادية "تتحول إلى شبكة استشعار موزعة ذكية".
يقول المهندس توماس بالاسيوس من مركز آلات الجرافين والأجهزة ثنائية الأبعاد في مختبر تكنولوجيا أنظمة MIT Microsystems ،
إن مثل هذا الفيلم الإلكتروني يمكن أن يغطي جدران الغرف (مثل ورق الحائط) والمباني والجسور والطرق وأي شيء.
في السنوات الأخيرة ، تم تطوير عدد من المكونات المهمة لهذه الشبكة ، بما في ذلك
الترانزستورات وأجهزة الاستشعار وأجهزة الذاكرة . كل ما كان مطلوبًا هو مصدر طاقة فعال ثنائي الأبعاد. الان هو. كما ذكرنا سابقًا ، يعمل هذا المستحضر بترتيب أكبر من
المعدلات المسطحة الموجودة بسرعة أكبر ، وبالتالي أصبح من الممكن لأول مرة استخراج الطاقة من إشارة Wi-Fi. وفقًا للعلماء ، فإن مصادر الطاقة العالمية هذه مناسبة تمامًا للتكامل مع الأنظمة الإلكترونية المختلفة.
إن الجهاز المزود بالطاقة اللاسلكية هو الأنسب للزرع الطبي ، وكذلك
أجهزة الاستشعار التي
تبتلع داخل جسم الإنسان: "من الناحية المثالية ، لا تريد تثبيت البطاريات في مثل هذه الأنظمة ، لأنه إذا تسرب الليثيوم ، فقد يموت المريض" ،
كما يقول المهندس جيسس غراهال من الجامعة التقنية بمدريد ، أحد مطوري المستطيل الجديد. "من الأفضل بكثير جمع الطاقة من البيئة من أجل تشغيل هذه المختبرات الصغيرة داخل الجسم ونقل البيانات إلى أجهزة كمبيوتر خارجية."
يعمل الفريق حاليًا على إنشاء أنظمة أكبر وزيادة فعالية المستقيمة. تم
نشر المقال العلمي في 28 يناير 2019 في مجلة
Nature .
انضم إلى العديد من مطوري ومبتكري تقنيات عمليات اليوم! إدارة
أجهزة IoT المستندة إلى PKI مع حلول GlobalSign .
بحاجة الى مزيد من المعلومات؟ يسعدنا دائمًا تقديم المشورة لك عبر الهاتف +7 499-678-2210.