Все без исключения передающие Wi-Fi гаджеты продуцируют терагерцевые волны (ТГц). Это электромагнитные волны спектр частот которого расположился между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами.
На данном этапе развития, ТГц волны используются преимущественно в системах безопасности. Они не наносят вред окружающим. А еще с их помощью можно идентифицировать металлические, керамические, пластиковые предметы находящиеся под одеждой и на расстоянии десятка метров.
Можно ли преобразовать в постоянный ток?
Специалисты Массачусетского технологического института заявили о создании опытного устройства. С его помощью им удалось преобразовать ТГц волны в постоянный ток и запитать от него электронику.
Используемая ими технология базируется на квантово-механическом или атомарном поведении графена. При комбинации графена и нитрида бора, у электронов углерода появляется способность изменять движение в общем направлении.
Для прохождения волн через материал в одном направлении и создания постоянного тока, входящие ТГц лучи должны «транспортировать» электроны графена. Принцип очень схож с доставкой посылки курьером.
Результат работы ученых в полном объеме опубликован в журнале Science Advances. Сейчас готовится рабочий прототип устройства.
Графен в помощь
Преобразование окружающий энергии в электричество чаще всего реализовано посредству девайсов-выпрямителей. Принцип работы которых базируется на конвертации энергии.
Обычно выпрямители взаимодействуют с низкочастотными волнами используя электрическую цепь с диодами для генерации электрического поля. Функционал подобных девайсов ограничен рядом частот, в число которых не входит ТГц диапазон.
Чтобы уйти от внешнего электрического поля и принудить электроны перемещаться в одном направлении на квантовомеханическом уровне. А также преобразовывать ТГц волны в постоянный ток, необходим исключительно чистый материал. Он должен исключать какие-либо примеси. В последствии выяснилось, что графен для этих целей просто идеален.
Правда графен должен был бы нарушить внутреннюю симметрию, иначе процесс именуется «инверсией». Электроны в графене воздействуют друг на друга с одинаковой силой. Как следствие любая поступающая энергия рассеивает их по всем направлениям симметрично.
Для того чтобы преодолеть инверсию графена и вызвать асимметричный поток электронов ученые разработали следующий механизм. На графен был нанесен нитрид бора. Визуально это напоминает рисунок сот, состоящих из двух типов атомов — бора и азота. Получился эффект «косового рассеивания». Силы между электронами графена были выбиты из равновесия. Потому как электроны рядом с бором испытывали одну силу, в то время как электроны рядом с азотом – другую.
Принцип солнечных батарей
Преобразователь T-лучей в энергию должен также концентрировать эти волны перед их попаданием в устройство. Потому как, чем сильнее энергия поступающего терагерца, тем больше энергии преобразовывается в постоянный ток. Отталкиваясь от этого, концепт терагерцового выпрямителя состоит из небольшого графенового квадрата, размещенного на слое нитрида бора внутри антенны. Которая, в свою очередь, собирает и концентрирует окружающее терагерцовое излучение.
«За основу взяли принцип солнечных батарей, за исключением другого частотного диапазона. ТГц пригодны лишь для пассивного сбора и преобразования окружающей энергии», — заявил руководитель исследования, проффесор Фу Линь.
Область применения
На технологию подан патент. Ожидается, что с ее помощью можно будет заряжать небольшие гаджеты, такие как: ноутбуки, смартфоны, планшеты или питать по воздуху системы охраны и видео наблюдения. Место найдется и в медицинской сфере, где стоит остро вопрос электропитания имплантатов.
По материалам: news.mit.edu Подготовил: el-book.ru
Ставьте лайк и подписывайте на канал, если Вам у нас понравилось. Мы подготовили еще много интересного для вас 😊
Читайте также: Украина просит у Tesla помощи с аппаратами ИВЛ
Читайте также: Электромобили и 11 млн. тонн опасных отходов
Читайте также: BYD выпустила самые безопасные батареи для электромобилей