新加坡國(guó)立大學(xué)開(kāi)發(fā)出能為L(zhǎng)ED和傳感器供電的新型芯片

多年來(lái)，科學(xué)家們一直在努力尋找高效收集環(huán)境中的無(wú)線電波，以便為小型設(shè)備供電的新方法。不過(guò)迄今為止，這些信號(hào)的來(lái)源，始終沒(méi)能向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi）那樣普及。近日，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）的一支研究團(tuán)隊(duì)，就介紹了他們新開(kāi)發(fā)的一款能夠?yàn)?LED 和其它小型電子設(shè)備 / 傳感器供電的新型芯片。

多年來(lái)，收集環(huán)境中的無(wú)線電能量，然后轉(zhuǎn)化輸出有意義的功率，一直是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

好消息是，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）和日本東北大學(xué)的科學(xué)家們，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了所謂的“自扭矩振蕩器”（STO）。

研究配圖 - 1：同步直流偏置的自旋轉(zhuǎn)矩振蕩器

作為一類相對(duì)新穎的微型設(shè)備，其具有產(chǎn)生微波的能力，但此前的輸出功率一直相當(dāng)?shù)?。基于此，研究團(tuán)隊(duì)想出了將多個(gè) STO 集成在一個(gè)芯片上、以增加輸出功率的新方案。

不過(guò)為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)一直在努力設(shè)計(jì)并測(cè)試最佳布局，以解決間距和低頻響應(yīng)等方面的問(wèn)題。最終交付演示的方案，就包含了八個(gè)串聯(lián)起來(lái)的 STO 。

該陣列能夠吸收由 Wi-Fi 信號(hào)產(chǎn)生的 2.4GHz 無(wú)線電波，并將之轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)。在傳遞到電容器上之后，就可用于電量 1.6V 的 LED 。

給電容器充電 5 秒鐘后，即便切斷了外部電源，LED 也可保持點(diǎn)亮一分鐘。

研究作者 Yang Hyunsoo 教授稱：“我們生活在一個(gè)被 Wi-Fi 信號(hào)所包圍的世界，但當(dāng)我們不使用它們來(lái)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，它們就處于非活躍的浪費(fèi)能量的狀態(tài)”。

新研究成果是順應(yīng)轉(zhuǎn)變邁出的第一步，屆時(shí)隨手可用的 2.4GHz 無(wú)線電波將成為綠色能量來(lái)源，以減少我們經(jīng)常使用的電子設(shè)備的電池需求。

研究配圖 - 4：特定時(shí)域的測(cè)量與相位噪聲分析

通過(guò)這種方式，一部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可使用無(wú)線電信號(hào)來(lái)供電。隨著智能家居和智能城市應(yīng)用的普及，這項(xiàng)研究工作或在通信、計(jì)算和神經(jīng)形態(tài)等系統(tǒng)中得到高效的應(yīng)用。

研究配圖 -5：四路同步 / 非同步振蕩器的電壓整流

目前研究團(tuán)隊(duì)正在努力增加增加陣列中的 STO 數(shù)量以提升能量的收集能力，并且探討了如何將之用于為其它電子設(shè)備和傳感器供電。

研究配圖 - 6：演示能量收集的無(wú)線射頻功率

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。

原標(biāo)題為《Electrically connected spin-torque oscillators array for 2.4?GHz WiFi band transmission and energy harvesting》。

原文標(biāo)題：突破！研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)收集Wi-Fi信號(hào)來(lái)為L(zhǎng)ED供電

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責(zé)任編輯：haq