Las tecnologías inalámbricas como Wi-Fi, Bluetooth y 5G dependen de señales de radiofrecuencia (RF) para enviar y recibir datos. Un nuevo prototipo de módulo de recolección de energía ha logrado convertir señales de RF ambientales o «desperdiciadas» en voltaje de corriente continua (CC). Esta energía se puede utilizar para alimentar dispositivos electrónicos portátiles sin el uso de baterías.
Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, en colaboración con científicos de la Universidad de Tohoku, en Japón, y la Universidad de Messina, en Italia, han desarrollado una tecnología que logra convertir señales de radiofrecuencia inalámbricas ambientales de baja potencia en voltaje de corriente continua, logrando alimentar dispositivos móviles, sensores y otros pequeños equipos electrónicos sin utilizar baterías.
Funcional y sostenible
De acuerdo a una nota de prensa, las tecnologías de recolección de energía por radiofrecuencia reducen la dependencia de las baterías, extienden la vida útil de los dispositivos, minimizan el impacto ambiental y mejoran la viabilidad de las redes de sensores inalámbricos y dispositivos de Internet de las Cosas (IoT), sobretodo en áreas remotas en las cuales el reemplazo frecuente de la batería no resulta práctico.
Sin embargo, las tecnologías de recolección de energía que aprovechan señales de radiofrecuencia ambientales se enfrentan a numerosos desafíos. Quizás el más importante es que la baja potencia de la señal captada no permite producir un voltaje suficiente con las tecnologías de conversión actuales. En consecuencia, el sistema se vuelve ineficiente como reemplazo de baterías en móviles.
«La recolección de señales electromagnéticas de radiofrecuencia (RF) ambientales es crucial para el avance de dispositivos y sensores electrónicos energéticamente eficientes. Pero los módulos de recolección de energía existentes operan a baja potencia, limitando notablemente su potencial. Nuestro desarrollo permite superar esta problemática, mediante un nuevo esquema basado en un rectificador de espín a nanoescala (SR)», explicó en el comunicado el profesor Yang Hyunsoo, uno de los autores principales del nuevo estudio, publicado en la revista Nature Electronics.
Conversión de energía con señales de baja potencia
Los especialistas indicaron que los rectificadores de espín a nanoescala ofrecen una tecnología compacta para una conversión de radiofrecuencia a corriente continua de manera sensible y eficiente. «Optimizamos los rectificadores giratorios para que funcionen a bajos niveles de potencia de RF disponibles en el ambiente, e integramos una serie en un módulo de recolección de energía para alimentar distintos dispositivos. Nuestros resultados demuestran que la tecnología SR es fácil de integrar y escalable, lo que facilita el desarrollo de matrices a gran escala para diversas aplicaciones de comunicación», concluyó Hyunsoo.
Hacia el futuro, la optimización del sistema podría facilitar su incorporación en diferentes dispositivos móviles, desde smartphones hasta equipos domésticos conectados por IoT. Frente a un escenario en el que se multiplican las aplicaciones y los artefactos conectados a redes, con una elevada necesidad energética que las baterías no logran cubrir de forma sostenible y eficiente, el nuevo sistema podría ser una solución viable para una parte importante del problema.
Referencia
Nanoscale spin rectifiers for harvesting ambient radiofrequency energy. Raghav Sharma et al. Nature Electronics (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-024-01212-1
