اتصال‌پذیری و ارتباطات

به گزارش روابط‌عمومی ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات، در دنیای امروز، به‌ویژه با رشد سریع اینترنت اشیاء (IoT) و دستگاه‌های هوشمند، نیاز به انرژی برای تامین برق دستگاه‌های کوچکی مانند حس‌گرها و اجزای شبکه اینترنت در حال افزایش است. دانشمندان می‌گویند موفق شده‌اند ابزار جدیدی اختراع کنند که احتمالا این مشکل را حل کند.

این اختراع براساس نوعی آنتن به نام آنتن یکسوساز یا یکسوکننده (rectenna or rectifying antenna) کار می‌کند. آنتن‌های یکسوساز می‌توانند حتی ضعیف‌ترین امواج الکترومغناطیس را به برق تبدیل کنند. این آنتن‌ها با استفاده از رفتار الکترون‌ها در سطح کوانتومی می‌توانند انرژی الکترومغناطیس را به جریان مستقیم تبدیل کنند. پژوهشگران می‌گویند با استفاده از این فناوری حساس و دقیق توانسته‌اند انرژی یک دماسنج صنعتی را تامین کنند.  

آنتن‌های یکسوساز با دریافت امواج الکترومغناطیس موجود در امواج رادیویی نظیر وای‌فای و بلوتوث کار می‌کنند. آنتن این امواج به شکل جریان متناوب را جذب می‌کند و سپس آنها را به گذراندن از نوعی مدار تصحیح‌کننده به جریان مستقیم تبدیل می‌کند.

آنتن‌های یکسوساز پیش از این نیز برای تولید مقادیر کمی برق به کار رفته بودند و پژوهشگران از دهه ۱۹۶۰ با استفاده از این فناوری توانسته‌ بودند انرژی وسایل نقلیه اسباب‌بازی را بدون سیم تامین کنند. برای مثال، در سال ۱۹۶۴ شرکت تسلیحاتی ری‌تئون از هلیکوپتری کنترلی رونمایی کرد که با انرژی ریزموج (microwave، مایکروویو) تغذیه می‌شد. 

اما در این نمونه‌ها انرژی مستقیم به دستگاه‌ها ارسال می‌شد، در حالی که بسامد امواج رادیویی محیطی بسیار ضعیف است و مستقیم به دستگاه‌ها نمی‌رسد. این موضوع در زمینه برداشت انرژی از امواج محیطی همواره چالشی اساسی برای دانشمندان ایجاد کرده بود.

پژوهشگران برای غلبه بر این چالش، به حوزه نسبتا ناشناخته‌ای از تحقیقات کوانتومی به نام اسپینترونیک (spintronics) روی آوردند. اسپینترونیک دانشی است که به گردش کوانتومی الکترون‌ها و تاثیر آن‌ها بر میدان‌های مغناطیسی می‌پردازد. در این تحقیق، پژوهشگران از ویژگی‌های «اتصال تونلی مغناطیسی» بهره گرفتند که در آن یک لایه بسیار نازک عایق میان دو لایه مغناطیسی قرار می‌گیرد. اتصالات تونل مغناطیسی عمدتا در ساخت درایو دیسک سخت و دیگر حافظه‌های رایانه به کار می‌روند.
امواج رادیویی بر اتصالات تونلی مغناطیسی اثر می‌گذارند، به طوری که جریان موج حرکت الکترون‌ها را در این ساختار تغییر می‌دهد. به بیان ساده‌تر، در تولید برق از همین تغییر گردش استفاده می‌شود. 

پژوهشگران در نخستین آزمون عملی از این فناوری موفق شدند با همین روش انرژی یک حس‌گر دما را تامین کنند.

به گفته محققان این فناوری جدید می‌تواند بر کاهش سوخت‌های کربنی، ایجاد شبکه‌های بی‌سیم، وابستگی به باتری، و مصرف دستگاه‌های کوچک تاثیر فراوانی بگذارد. 
در شرایطی که صنایع و فناوری‌ها به‌شکل فزاینده‌ای به سمت مصرف کمتر انرژی و افزایش کارایی دستگاه‌ها حرکت می‌کنند، این دستاورد می‌تواند گامی بزرگ برای تحقق این اهداف باشد و به بهبود پایداری سیستم‌های اینترنت اشیا و دستگاه‌های هوشمند کمک کند.