Các nhà khoa học vừa phát triển một công nghệ đột phá mang tên "rectenna", hay còn gọi là ăng-ten chỉnh lưu siêu nhạy. Thành phần này khai thác những đặc điểm thú vị của vật lý lượng tử để chuyển đổi năng lượng điện từ thành điện một chiều một cách hiệu quả. Đặc biệt, phương pháp tiên tiến này đã được áp dụng để thu thập electron, nhằm cung cấp nguồn năng lượng cho các thiết bị nhiệt kế thương mại. Sự phát triển này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều triển vọng trong việc tối ưu hóa công nghệ năng lượng.
Một nghiên cứu mới đây công bố trên tạp chí Nature Electronics chỉ ra rằng công nghệ hiện tại có tiềm năng mở rộng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và cảm biến trong hệ sinh thái Internet vạn vật (IoT). Cụ thể, các nhà khoa học cho biết công nghệ này có thể tận dụng một phần nhỏ tín hiệu tần số vô tuyến (RF) dư thừa, vốn được sử dụng cho giao tiếp giữa các thiết bị, để cung cấp nguồn năng lượng cần thiết. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển hệ thống IoT hiệu quả hơn trong tương lai.
Rectennas là một công nghệ tiên tiến, có khả năng nhận sóng điện từ từ các tín hiệu tần số vô tuyến, như Wi-Fi và Bluetooth. Ngoài ra, chúng cũng có thể thu thập các bước sóng ánh sáng khác nhau. Các tín hiệu này được chuyển đổi thành điện xoay chiều (AC) thông qua ăng-ten. Tiếp theo, thiết bị sẽ chuyển đổi điện AC thành điện một chiều (DC) nhờ vào mạch chỉnh lưu, mang lại nguồn năng lượng hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Trong một số tình huống nhất định, năng lượng được chuyển giao trực tiếp đến các thiết bị thông qua sóng vi ba. Trong khi đó, tín hiệu RF xung quanh lại có sức mạnh yếu hơn đáng kể và không được định hướng cụ thể vào thiết bị.
Các nhà nghiên cứu đang khám phá một lĩnh vực mới mẻ mang tên "spintronics" để tận dụng các tín hiệu yếu phát sinh từ mạng Wi-Fi và Bluetooth. Spintronics tập trung vào việc nghiên cứu spin lượng tử của electron và mối liên hệ của nó với từ trường. Sự tiến bộ trong lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mở ra những khả năng mới trong công nghệ kết nối không dây.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu sâu về các mối nối đường hầm từ (MTJ), một thành phần quan trọng với cấu trúc bao gồm một lớp vật liệu cách điện mỏng nằm giữa hai lớp từ tính. MTJ không chỉ phổ biến trong ổ cứng mà còn được ứng dụng trong nhiều loại bộ nhớ máy tính khác. Gần đây, họ phát hiện ra rằng tín hiệu RF có khả năng tác động đến MTJ, làm thay đổi dòng điện và ảnh hưởng đến sự quay của các electron bên trong. Khám phá này mở ra khả năng mới để khai thác năng lượng điện từ MTJ, đánh dấu bước tiến thú vị trong lĩnh vực công nghệ điện tử.
Nhóm nghiên cứu vừa phát triển một bộ công cụ mới mang tên "bộ chỉnh lưu spin" (SR) ở cấp độ nano. Những bộ chỉnh lưu này được xây dựng từ các công nghệ giao diện từ tính (MTJ) và có kích thước lần lượt là 40 x 100 nanomet vuông và 80 x 200 nanomet vuông. Đặc biệt, chúng có khả năng nhạy cảm với các tín hiệu điện từ quen thuộc như Wi-Fi, 4G và 5G. Điều này mở ra triển vọng mới cho việc tối ưu hóa các thiết bị công nghệ hiện đại trong tương lai.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu đặt kỳ vọng rằng phương pháp mới này sẽ góp phần giảm thiểu chi phí carbon trong hoạt động của mạng không dây. Điều đó có nghĩa rằng chúng ta sẽ giảm được sự phụ thuộc vào pin và đồng thời hạ thấp mức tiêu thụ năng lượng của các cảm biến cùng thiết bị nhỏ khác. Sự cải tiến này không chỉ thân thiện với môi trường mà còn mở ra một hướng đi bền vững cho ngành công nghệ.
