Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, smartphone tương lai sẽ không cần pin!

Đây là ví dụ về khoa học viễn tưởng bước ra đời thực: các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts và một số nơi khác tạo ra thiết bị đầu tiên có thể chuyển đổi tín hiệu Wi-Fi thành dòng điện một cách hiệu quả và linh hoạt. Dòng điện chuyển từ tín hiệu Wi-Fi sang có thể sạc được luôn cho thiết bị.

Nếu như nó đủ hiệu quả, có thể sản xuất đại trà, thiết bị thông minh tương lai sẽ không cần tới pin nữa, hoặc ít nhất là không cần tới dụng cụ sạc làm gì.

Thiết bị có thể chuyển đổi sóng điện từ xoay chiều thành dòng điện một chiều được gọi là rectenna – một loại ăng-ten đặc biệt với khả năng chuyển sóng vô tuyến thành điện năng. Trong buổi thử nghiệm, các nhà khoa học trình diễn loại rectenna hoàn toàn mới, sử dụng ăng-ten tần số vô tuyến linh hoạt để thu nhận sóng điện tử - tính cả những sóng mang "Wi-Fi" đến cho điện thoại của bạn – dưới dạng sóng xoay chiều.

Sau đó, người ta nối ăng-ten với một thiết bị đặc biệt phức tạp, làm từ thiết bị bán dẫn 2 chiều, có độ dày chỉ vài nguyên tử. Tín hiệu sóng xoay chiều đi vào thiết bị bán dẫn, được chuyển đổi thành dòng điện một chiều, có thể đưa vào một mạch kín để sạc pin.

Bằng cách này, thiết bị thử nghiệm không dùng pin có thể biến thẳng tín hiệu Wi-Fi thành dòng điện một chiều, trực tiếp dùng điện đó để vận hành. Chưa hết, các nhà khoa học có thể móc nối thiết bị thành một mạng lưới lớn, cung cấp năng lượng cho cả một khu vực rộng.

"Nếu như ta có thể phát triển hệ thống điện chỉ hoạt động trong một khu vực cầu, hoặc cung cấp năng lượng cho một đường cao tốc dài thì sao, hay thậm chí là tường phòng, mang trí tuệ của điện năng tới sự vật vốn tồn tại quanh ta? Vậy ta làm sao để cung cấp năng lượng cho nó?", đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư Tomás Palacios mở màn bài diễn thuyết. "Chúng tôi đã tìm ra cách thức mới để cung cấp năng lượng cho hệ thống điện của tương lai – bằng cách lấy điện từ chính Wi-Fi, có thể ứng dụng hệ thống với quy mô khu vực, mang trí thông minh tới mọi sự vật quanh ta".

Ứng dụng dễ thực hiện nhất là cung cấp năng lượng cho đồ điện tử đeo trên người, thiết bị y tế hay cảm biến cho các thiết bị "Internet vạn vật". Ngành sản xuất smartphone có lẽ sẽ chú ý tới công nghệ mới lắm đây: một thiết bị smartphone không chạy pin, hoạt động hoàn toàn bằng điện từ Wi-Fi sẽ tuyệt vời ra sao.

Trong các thử nghiệm ban đầu, thiết bị của các nhà khoa học có thể tạo ra 40 microwatt điện khi gặp sóng Wi-Fi đại trà có khoảng 150 microwatt. Từng đó là đủ điện để làm sáng đèn LED hay vận hành chip silicon.

Một ứng dụng khác sẽ là thiết lập liên lạc giữa bác sĩ và thiết bị cấy ghép vào cơ thể. Đơn giản nhất sẽ là một con robot siêu nhỏ được người tới khám nuốt vào như một viên thuốc, con robot sẽ truyền dữ liệu thu được (hình ảnh, nhiệt độ cơ thể, trạng thái môi trường bên trong cơ thể người, …) ra ngoài để chẩn đoán.

"Một hệ thống hiệu quả sẽ không dùng pin, bởi nếu lithium trong pin mà rò ra, người bệnh có thể sẽ tử vong", đồng tác giả nghiên cứu, Jesús Grajal từ Đại học Công nghệ Madrid, nói. "Nếu có thể lấy năng lượng từ môi trường để cung cấp điện cho hệ thống, cho phép nó liên lạc với bác sĩ thì hiệu quả hơn nhiều".

"Thiết kế của chúng tôi cho phép các thiết bị đủ linh hoạt sẽ có thể bắt được đa số những tín hiệu vô tuyến vẫn có trong đời sống hàng ngày, bao gồm Wi-Fi, Bluetooth, sóng điện thoại LTE và nhiều loại sóng khác nữa", một tác giả khác của nghiên cứu, anh Xu Zhang nói.

Đội ngũ nghiên cứu dự định sẽ dựng lên một hệ thống phức tạp hơn để công nghệ hiệu quả hơn nữa. Có được kết quả ngày hôm nay là nhờ nỗ lực từ một loạt các cơ quan nghiên cứu hàng đầu: Đại học Công nghệ Madrid, Cơ quan Khoa học và Công nghệ Quốc tế của MIT cùng một loạt cơ sở nghiên cứu thuộc quân đội khác.