Este dispositivo flexible diseñado por el MIT produce electricidad a partir del wifi

Rectena flexible. /Christine Daniloff

¿Te imaginas un mundo donde el smatphone, el portátil, los wearables y el resto de aparatos electrónicos funcionaran sin baterías? Ahora podría estar más cerca: investigadores del Instituto Tecnológico de Massatchusetts (MIT, EE.UU.) han diseñado el primer dispositivo totalmente flexible que puede convertir la energía de las señales de Wi-Fi en electricidad que podría alimentar la electrónica.

Los dispositivos que convierten las ondas electromagnéticas de corriente alterna (CA) como la del wifi, en corriente contínua (CC) se conocen como rectenas. El nuevo trabajo, descrito en Nature, demuestra que un nuevo tipo de rectena, que utiliza una antena de radiofrecuencia (RF) flexible, es capaz de capturar las ondas electromagnéticas, que se envía después a un finísimo semiconductor de disulfuro de molibdeno (MoS2), que la convierte en corriente continua para que pueda alimentar los circuitos electrónicos o recargar baterías.

De esta manera, el dispositivo sin batería captura y transforma pasivamente señales de Wi-Fi ubicuas en una fuente de alimentación de CC útil. Además, el dispositivo es flexible y se puede fabricar en rollos para cubrir áreas muy grandes. 

Solo tres milímetros

Las rectenas se basan en un componente conocido como "rectificador", que convierte la señal de entrada de CA en corriente continua. Las tradicionales usan arseniuro de silicio o galio para el rectificador. Estos materiales pueden cubrir la banda de Wi-Fi, pero son rígidos. Y, aunque el uso de estos materiales para fabricar dispositivos pequeños es relativamente económico, usarlos para cubrir vastas áreas, como las superficies de edificios y paredes, supondría precios prohibitivos. Y  las rectenas flexibles que se habían fabricado hasta ahora operaban a bajas frecuencias sin capturar ni convertir señales en frecuencias de gigahercios, donde se encuentran la mayoría de las señales relevantes de teléfonos celulares y Wi-Fi.

Para construir su rectificador, los investigadores utilizaron un nuevo material 2-D llamado disulfuro de molibdeno (MoS2), que con tres átomos de espesor es uno de los semiconductores más finos del mundo. El equipo aprovechó su comportamiento singular: cuando se exponen a ciertos químicos, los átomos del material se reorganizan de una manera que actúa como un interruptor, forzando una transición de fase de un semiconductor a un material metálico. La estructura resultante se conoce como un diodo Schottky, que es la unión de un semiconductor con un metal. "Este diseño ha permitido un dispositivo totalmente flexible que es lo suficientemente rápido para cubrir la mayoría de las bandas de radiofrecuencia utilizadas por nuestros dispositivos electrónicos diarios, incluyendo Wi-Fi, Bluetooth, LTE celular y muchos otros", expone el primer autor y postdocto de EECS Xu Zhang.

Smartphones e implantes médicos

Las primeras aplicaciones prometedoras para el rectena propuesto incluyen el suministro de dispositivos electrónicos, dispositivos médicos y sensores flexibles y portátiles para el "internet de las cosas". Los teléfonos inteligentes flexibles, por ejemplo, son un nuevo mercado para las principales empresas de tecnología. En experimentos, el dispositivo de los investigadores puede producir alrededor de 40 microwatts de potencia cuando se expone a los niveles de potencia típicos de las señales de Wi-Fi (alrededor de 150 microwatts). Eso es más que suficiente poder para encender un LED o impulsar chips de silicona.

Otra posible aplicación es potenciar las comunicaciones de datos de dispositivos médicos implantables, dice el coautor Jesús Grajal, investigador de la Universidad Técnica de Madrid (España). Por ejemplo, los investigadores están comenzando a desarrollar píldoras que pueden ser ingeridas por los pacientes y transmitir datos de salud a una computadora para realizar diagnósticos. "Lo ideal es que no se usen baterías para alimentar estos sistemas, porque si pierden litio, el paciente podría morir. Es mucho mejor recolectar energía del ambiente para encender estos pequeños laboratorios dentro del cuerpo y comunicar datos a computadoras externas", concluyen los expertos.

Beatriz de Vera

Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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