Rectenna Fleksibel Mengubah Sinyal WiFi menjadi Listrik untuk Perangkat Kecil
Sebuah jenis rectenna baru yang terbuat dari semikonduktor dua dimensi tipis dapat mengubah sinyal WiFi menjadi listrik.
Peneliti berhasil menghasilkan 40 mikrowatt daya saat mereka mengekspos rectenna pada sinyal WiFi normal.
Itu lebih dari cukup daya untuk mendorong chip silikon atau menyalakan lampu LED.
Transmisi daya nirkabel bermula pada akhir abad ke-19 ketika Nikola Tesla bekerja pada metode untuk mentransfer energi listrik tanpa kabel. Beberapa tahun kemudian, seorang penemu Italia, Guglielmo Marconi, menciptakan sistem telegrafi nirkabel pertama, lengkap, dan sukses secara komersial.
Penghasil energi radiofrekuensi yang efisien kemudian dibangun (pada pertengahan abad ke-20) pada substrat kaku seperti silikon. Namun, sangat sulit untuk memperluas teknologi ini ke sistem elektronik yang digunakan sehari-hari. Meskipun berbagai semikonduktor fleksibel telah dianalisis untuk mengaktifkan deteksi yang benar-benar umum, ilmuwan belum mencapai tonggak penting apa pun di bidang ini.
Baru-baru ini, tim peneliti MIT hadir dengan perangkat fleksibel sepenuhnya pertama yang dapat mengubah sinyal WiFi menjadi energi listrik untuk menggerakkan elektronik. Ini adalah jenis rectenna baru — instrumen untuk mengubah gelombang elektromagnetik AC menjadi listrik DC — yang menggunakan anten radiofrekuensi fleksibel untuk menangkap gelombang elektromagnetik sebagai gelombang AC.
Antena ini kemudian dipasang pada perangkat unik yang terbuat dari semikonduktor 2D. Perangkat ini mengubah sinyal AC menjadi tegangan DC yang dapat mengisi ulang baterai dan menggerakkan rangkaian elektronik.
Apa Itu Perangkat Unik Ini?
Rectenna konvensional menggunakan arsenida galium atau silikon untuk rettifier yang mengubah sinyal AC menjadi daya DC. Meskipun semikonduktor ini mencakup pita WiFi, mereka kaku. Menggunakan mereka untuk memproduksi area luas (dinding, permukaan bangunan) akan sangat mahal.
Ilmuwan telah mencoba memperbaiki masalah ini selama bertahun-tahun. Mereka telah mengembangkan beberapa rectenna yang efisien, tetapi mereka bekerja pada frekuensi rendah dan tidak dapat mengubah sinyal pada frekuensi gigahertz, tempat sebagian besar sinyal WiFi dan ponsel seluler berada.
Dalam studi ini, peneliti menggunakan materi dua dimensi baru yang disebut molibdenum disulfida yang tebalnya hanya tiga atom. Ketika atom dari materi ini bersentuhan dengan kimia tertentu, atom tersebut menempatkan dirinya ulang dengan cara yang membuatnya bertindak sebagai saklar. Ini memaksa materi untuk mengubah fasa dari semikonduktor menjadi logam.
Referensi: Nature | doi:10.1038/s41586-019-0892-1 | MIT
Ini menghasilkan juncah semikonduktor dengan logam, yang disebut dioda Schottky, yang meminimalkan kapasitas parasit dan resistansi seri pada saat yang bersamaan.
Kapasitas parasit dioda Schottky jauh lebih rendah daripada kapasitas parasit rettifier fleksibel terbaik yang ada. Dengan demikian, ia dapat menangkap dan mengubah sinyal nirkabel dengan laju yang jauh lebih cepat (hingga 10 gigahertz), mencakup pita radiofrekuensi yang digunakan oleh seluler LTE, Bluetooth, dan Wi-Fi.
Dari pihak peneliti
Hasil dan Aplikasi
Efisiensi output maksimum perangkat adalah sekitar 40%, dan bervariasi tergantung pada input sinyal WiFi. Untuk memberikan konteks, rectenna konvensional yang terbuat dari arsenida galium dan silikon memiliki efisiensi sekitar 50% hingga 60%. Tim berencana untuk mengembangkan sistem yang lebih kompleks dengan efisiensi yang lebih tinggi.
Aplikasi awal dari perangkat baru ini termasuk menggerakkan elektronik genggam, instrumen medis, dan sensor untuk 'internet of things'. Dalam studi ini, peneliti berhasil menghasilkan 40 mikrowatt daya saat rectenna diekspos pada sinyal WiFi normal (yang biasanya memiliki daya 150 mikrowatt).
Baca: DARPA Akan Menggunakan Sumber Cahaya Laser untuk Menggerakkan Pesawat Kecil di Angkasa
Kini, ilmuwan sedang mengembangkan pil yang dapat ditelan yang dapat mengalirkan data kesehatan kembali ke komputer untuk diagnosis. Rectenna baru juga dapat digunakan untuk menggerakkan perangkat medis yang dapat ditanam di masa depan.
