Исследователи из Национального университета Сингапура совместно с учёными из Университета Тохоку в Японии и Университета Мессины в Италии разработали беспроводную технологию, позволяющую получать питание для маломощных устройств из радиосигналов и сигналов Wi-Fi. Промышленное использование этого открытия потенциально может снизить зависимость удалённых маломощных устройств от аккумуляторов или внешнего питания.

Источник изображений: unsplash.com

Разработанные учёными модули сбора радиочастотной энергии (energy harvesting module, EHV) преобразуют радиочастотные сигналы, которые исследователи называют «отходами энергии», в постоянный ток. Эта технология помогает извлекать энергию из радиосигналов, что может быть использовано для питания маломощных устройств, таких как датчики температуры.

Исследователи рассказали, что им удалось оптимизировать спин-выпрямители для работы на низких уровнях мощности радиосигналов, доступных в окружающей среде. Затем они интегрировали массив таких спин-выпрямителей в модуль сбора энергии, обеспечив питание светодиода и коммерческого датчика при мощности сигнала ниже -20 дБм.

Для справки: децибел (дБ) – отношение мощности измеренного сигнала к базовой мощности. дБм — тот же дБ, но за базу принимается сигнал мощностью 1 милливатт (мВт).

В настоящее время коммерческое использование новой технологии ограничивается конструкцией традиционных выпрямителей из-за термодинамических ограничений при низкой мощности. Решением может стать спин-выпрямитель (SR), созданный при помощи нанотехнологий, который обеспечит оптимальное преобразование беспроводного сигнала в постоянный ток. Это позволит собирать электроэнергию из окружающих радиоволн в диапазоне мощностей от -62 до -20 дБм. Исследователи также изучают возможность интеграции антенны на чип для повышения эффективности.

Многочисленные исследования технологии сбора радиочастотной энергии (RF-EH) говорят о том, что сбор энергии возможен из радиосигналов LTE, DTV, GSM, WLAN, HIPERLAN и C-Band, которые обычно используются в городских и пригородных районах. Реализация новой технологии поможет эффективно извлекать энергию из радиосигналов, использовать её для питания разнообразных датчиков и создавать новые типы устройств для коммерческого, научного и медицинского применения.

Исследователи подчеркнули, что разработанная ими технология помогает снизить зависимость от аккумуляторов, уменьшить воздействие на окружающую среду, продлить срок службы устройств и создать новые типы беспроводных сенсорных сетей и устройств интернета вещей.

Анализируя данные, полученные обсерваториями LIGO и VIRGO, которые изучают гравитационные волны, а также проектом CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), исследователи, вероятно, нашли доказательства первого в истории наблюдения блицара.

Источник изображения: Aman Pal / unsplash.com

Блицар — считающееся гипотетическим астрономическое событие, вызванное коллапсом чрезмерно массивной нейтронной звезды в чёрную дыру. Событие происходит в результате случившегося ранее слияния двух нейтронных звёзд — они порождают нестабильную промежуточную нейтронную звезду, которая вращается настолько быстро, что только центробежные силы удерживают её от немедленного превращения в чёрную дыру. Однако сильные магнитные поля со временем замедляют её вращение, она всё-таки становится чёрной дырой и уходит за горизонт событий. В результате этого коллапса космическая «динамо-машина» уничтожается, и энергия магнитных полей высвобождается в виде быстрого радиовсплеска в широком диапазоне — это и есть блицар.

Учёные предположили, что такое событие, возможно, уже было зафиксировано ранее. Повторяющиеся быстрые радиовсплески обычно связываются с магнетарами — нейтронными звёздами с чрезвычайно сильными магнитными полями. Но если событие носит единичный характер, можно предположить, что породившие его условия уничтожили источник. Поэтому было решено объединить данные обсерваторий LIGO и VIRGO, наблюдающих гравитационные волны, и проекта CHIME, который эффективно фиксирует быстрые радиовсплески. Данные отфильтровали по относительно простому принципу: искомое событие должно было произойти в одной области неба примерно в одно время, причём гравитационная активность должна была быть зафиксирована раньше, чем радиоизлучение. Из 21 слияния нейтронных звёзд, обнаруженного в гравитационных волнах, одно совпало с быстрым радиовсплеском. Причём событие GW190425 (гравитационные волны) произошло за 2,5 часа до FRB 20190425A (быстрый радиовсплеск).

К сожалению, изучающих гравитационные волны обсерваторий пока недостаточно много, и учёные пока не берутся заявлять с полной уверенностью, что это был блицар — они утверждают, что быстрый радиовсплеск с 70-процентной вероятностью произошёл в области слияния нейтронных звёзд. Вероятность случайного совпадения двух этих событий оценивается как 0,004. По данным детекторов гравитационных волн, до слияния нейтронные звезды имели 1,35 и 2,0 масс Солнца, а после него образовался объект в 3,2 массы Солнца. При этом невращающаяся нейтронная звезда должна быть не тяжелее, чем 2,6–3,0 массы Солнца, чтобы не коллапсировать в чёрную дыру. Дальнейшее изучение подобных объектов и событий поможет уточнить теоретические значения этих величин.