در دنياي امروز، به ويژه با رشد سريع اينترنت اشياء (IoT) و دستگاه هاي هوشمند، نياز به انرژي براي تامين برقِ دستگاه هاي كوچكي مانند حس گرها و اجزاي شبكه اينترنت در حال افزايش است.
دانشمندان مي گويند موفق شده اند ابزار جديدي اختراع كنند كه احتمالا اين مشكل را حل كند: برداشت انرژي از امواج واي فاي و بلوتوث موجود در محيط.
به گزارش لايوساينس، اين فناوري جديد، كه به تازگي معرفي شده، قادر است با استفاده از امواج راديويي موجود در محيط، و بدون نياز به باتري، انرژي دستگاه هاي كوچك را تامين كند.
اين اختراع براساس نوعي آنتن به نام آنتن يكسوساز يا يكسوكننده (rectenna or rectifying antenna) كار مي كند. آنتن هاي يكسوساز مي توانند حتي ضعيف ترين امواج الكترومغناطيس را به برق تبديل كنند. اين آنتن ها با استفاده از رفتار الكترون ها در سطح كوانتومي مي توانند انرژي الكترومغناطيس را به جريان مستقيم تبديل كنند. پژوهشگران مي گويند با استفاده از اين فناوري حساس و دقيق توانسته اند انرژي يك دماسنج صنعتي را تامين كنند.
آنتن هاي يكسوساز با دريافت امواج الكترومغناطيس موجود در امواج راديويي نظير واي فاي و بلوتوث كار مي كنند. آنتن اين امواج به شكل جريان متناوب را جذب مي كند و سپس آنها را به گذراندن از نوعي مدار تصحيح كننده به جريان مستقيم تبديل مي كند.
آنتن هاي يكسوساز پيش از اين نيز براي توليد مقادير كمي برق به كار رفته بودند و پژوهشگران از دهه 1960 با استفاده از اين فناوري توانسته بودند انرژي وسايل نقليه اسباب بازي را بدون سيم تامين كنند. براي مثال، در سال 1964 شركت تسليحاتي ري تئون از هليكوپتري كنترلي رونمايي كرد كه با انرژي ريزموج (microwave، مايكروويو) تغذيه مي شد.
اما در اين نمونه ها انرژي مستقيم به دستگاه ها ارسال مي شد، در حالي كه بسامد امواج راديويي محيطي بسيار ضعيف است و مستقيم به دستگاه ها نمي رسد. اين موضوع در زمينه برداشت انرژي از امواج محيطي همواره چالشي اساسي براي دانشمندان ايجاد كرده بود.
پژوهشگران براي غلبه بر اين چالش، به حوزه نسبتا ناشناخته اي از تحقيقات كوانتومي به نام اسپينترونيك (spintronics) روي آوردند. اسپينترونيك دانشي است كه به گردش كوانتومي الكترون ها و تاثير آن ها بر ميدان هاي مغناطيسي مي پردازد. در اين تحقيق، پژوهشگران از ويژگي هاي «اتصال تونلي مغناطيسي» بهره گرفتند كه در آن يك لايه بسيار نازك عايق ميان دو لايه مغناطيسي قرار مي گيرد. اتصالات تونل مغناطيسي عمدتا در ساخت درايو ديسك سخت و ديگر حافظه هاي رايانه به كار مي روند.
امواج راديويي بر اتصالات تونلي مغناطيسي اثر مي گذارند، به طوري كه جريان موج حركت الكترون ها را در اين ساختار تغيير مي دهد. به بيان ساده تر، در توليد برق از همين تغيير گردش استفاده مي شود.
پژوهشگران در نخستين آزمون عملي از اين فناوري موفق شدند با همين روش انرژي يك حس گر دما را تامين كنند.
به گفته محققان اين فناوري جديد مي تواند بر كاهش سوخت هاي كربني، ايجاد شبكه هاي بي سيم، وابستگي به باتري، و مصرف دستگاه هاي كوچك تاثير فراواني بگذارد.
در شرايطي كه صنايع و فناوري ها به شكل فزاينده اي به سمت مصرف كمتر انرژي و افزايش كارايي دستگاه ها حركت مي كنند، اين دستاورد مي تواند گامي بزرگ براي تحقق اين اهداف باشد و به بهبود پايداري سيستم هاي اينترنت اشيا و دستگاه هاي هوشمند كمك كند.