I materiali bidimensionali aprono le porte alla nuova generazione di rectenne flessibili
(Rinnovabili.it) – Riuscire a “rubare” energia dall’ambiente per alimentare piccoli dispositivi elettronici è una delle soluzioni tecniche che da tempo si rincorre per diminuire produzione e uso di batterie. Oggi i ricercatori del MIT hanno fatto un passo in questa direzione realizzando il primo dispositivo completamente flessibile in grado di convertire i segnali Wi-Fi in elettricità. La novità non risiede nel principio tecnologico quanto nei materieli impiegati.
Dispositivi che convertono le onde elettromagnetiche in elettricità sono, infatti, noti da tempo e prendono il nome di “rectenne” (letteralmente “antenna che rettifica”). In questi elementi, piccolissime antenne sono sintonizzate per catturare le onde elettromagnetiche a una frequenza specifica. Quest’ultime, quando colpiscono le antenne, creano una carica oscillante che si muove attraverso un circuito di diodi raddrizzatori, che a loro volta vengono accesi e spenti ad altissima velocità, creando così una piccola corrente.
I ricercatori del MIT, assieme a colleghi di Madrid, Los Angeles e Boston, hanno realizzato un nuovo tipo di rectenna flessibile in grado di sfruttare anche le onde elettromagnetiche dei sistemi Wi-Fi, che funzionano a 2,4 e 5,9 gigahertz. “Le alte frequenze utilizzate per le comunicazioni Wi-Fi – spiegano gli scienziati in un articolo pubblicato su Nature – per molto tempo sono sfuggite ai raccoglitori a radiofrequenze (vale a dire le rectenne) fatti di semiconduttori flessibili, a causa delle loro proprietà di trasporto limitate”.
La chiave per risolvere questo nodo si trova nei materiali impiegati per realizzare il raddrizzatore: il team ha impiegato il solfuro di molibdeno (MoS2), uno dei semiconduttori più sottili al mondo (spesso solo tre atomi). I diodi basati sul MoS2 operano da 8 a 12 gigahertz, coprendo la maggior parte della banda radio industriale, e scientifica, compresi i canali Wi-Fi. Il risultato è un dispositivo è flessibile che può inoltre essere fabbricato facilmente in un processo roll-to-roll per coprire aree molto grandi.
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Le applicazioni iniziali per le nuove rectenne includono l’alimentazione di elettronica flessibile e indossabile, dispositivi medici e sensori per “l’internet delle cose”. La massima efficienza in uscita per il dispositivo è attualmente del 30-40 per cento, a seconda della potenza in ingresso del Wi-Fi. A titolo di riferimento, le migliori rectennas in rigido silicio o costoso arseniuro di gallio raggiungono circa il 50-60 per cento.