Des chercheurs développent une nouvelle technologie sans batterie qui extrait l'énergie de l'air

Cette avancée technologique transforme les signaux radio « déchets » en énergie

Dans le contexte: L'air qui nous entoure est rempli de signaux de radiofréquence provenant des réseaux Wi-Fi, Bluetooth et 5G. Ces normes sont excellentes pour la transmission de données, mais représentent également une source d'énergie inexploitée. Des chercheurs ont développé une nouvelle technologie permettant de récolter les signaux RF ambiants ou « perdus » et de les utiliser pour alimenter de petits appareils électroniques.

L'innovation clé est un redresseur de spin à l'échelle nanométrique capable de convertir des signaux RF de très faible puissance, inférieurs à -20 dBm, en une tension continue utilisable. Ce dispositif résout un problème majeur des redresseurs de récupération d'énergie RF existants, qui ont du mal à fonctionner efficacement à de faibles niveaux de puissance ambiante.

Yang Hyunsoo, professeur à l'Université nationale de Singapour et responsable du projet, a expliqué que les redresseurs à diodes Schottky gigahertz traditionnels stagnaient depuis des décennies en raison de restrictions thermodynamiques fondamentales à faible puissance. Les efforts récents se sont concentrés sur l'amélioration de l'efficacité des antennes et des réseaux d'adaptation d'impédance, ce qui augmente l'empreinte de la puce et entrave la miniaturisation.

En revanche, l’équipe de Yang a montré que les redresseurs de spin à l’échelle nanométrique offrent un moyen compact, sensible et efficace de convertir directement la RF en énergie CC.

« Nos résultats démontrent que la technologie SR est facile à intégrer et évolutive, facilitant le développement de réseaux SR à grande échelle pour diverses applications RF et de communication à faible puissance », a déclaré Yang.

Pour réaliser cette avancée, les chercheurs ont optimisé les dispositifs à redresseur de spin en deux configurations : un seul redresseur fonctionnant entre -62 dBm et -20 dBm et un ensemble de 10 redresseurs de spin en série avec une efficacité de conversion de 7,8 %. L'intégration de l'ensemble dans un module de récupération d'énergie leur a permis d'alimenter un capteur de température commercial avec une puissance d'entrée de seulement -27 dBm.

Les résultats, obtenus en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Tohoku au Japon et de l'Université de Messine en Italie, ont été publiés dans la revue Nature Electronics le 24 juillet.

Il s'agit d'une démonstration de faisabilité passionnante, mais les modules de récupération d'énergie à redresseur de spin peuvent encore être améliorés. L'équipe de Yang travaille actuellement à l'intégration d'une antenne sur puce, qui pourrait encore améliorer l'efficacité et la compacité.

Les chercheurs souhaitent également collaborer avec des partenaires industriels et universitaires pour faire progresser le développement de systèmes intelligents autonomes avec des redresseurs de spin intégrés. Ils espèrent que cela permettrait l'émergence de technologies compactes intégrées pour les systèmes de charge sans fil et de détection de signaux basés sur la collecte de signaux de radiofréquence ambiants.

Dans une étude similaire, des chercheurs coréens ont optimisé la technologie de rétrodiffusion, permettant aux appareils de réfléchir des signaux sans fil modulés pour transmettre des données afin d'améliorer le fonctionnement sans batterie, ce qui entraîne une amélioration de 40 % de l'efficacité énergétique.