研究团队通过收集Wi-Fi信号来为LED供电

研究领队 Yang Hyunsoo 教授（左）与论文一作 Raghav Sharma 博士

多年来，收集环境中的无线电能量，然后转化输出有意义的功率，一直是一项艰巨的挑战。

好消息是，来自新加坡国立大学（NUS）和日本东北大学的科学家们，已经开发出了所谓的“自扭矩振荡器”（STO）。

研究配图 – 1：同步直流偏置的自旋转矩振荡器

作为一类相对新颖的微型设备，其具有产生微波的能力，但此前的输出功率一直相当低。基于此，研究团队想出了将多个 STO 集成在一个芯片上、以增加输出功率的新方案。

不过为了实现这一目标，研究团队一直在努力设计并测试最佳布局，以解决间距和低频响应等方面的问题。最终交付演示的方案，就包含了八个串联起来的 STO 。

研究配图 – 2：四路 STO 的输出频率与功率

该阵列能够吸收由 Wi-Fi 信号产生的 2.4GHz 无线电波，并将之转换为直流电压信号。在传递到电容器上之后，就可用于电量 1.6V 的 LED 。

给电容器充电 5 秒钟后，即便切断了外部电源，LED 也可保持点亮一分钟。

研究配图 – 3：锁定在 2.4GHz 频率下的注入同步

研究作者 Yang Hyunsoo 教授称：“我们生活在一个被 Wi-Fi 信号所包围的世界，但当我们不使用它们来访问互联网时，它们就处于非活跃的浪费能量的状态”。

新研究成果是顺应转变迈出的第一步，届时随手可用的 2.4GHz 无线电波将成为绿色能量来源，以减少我们经常使用的电子设备的电池需求。

研究配图 – 4：特定时域的测量与相位噪声分析

通过这种方式，一部分物联网设备可使用无线电信号来供电。随着智能家居和智能城市应用的普及，这项研究工作或在通信、计算和神经形态等系统中得到高效的应用。

研究配图 -5：四路同步 / 非同步振荡器的电压整流

目前研究团队正在努力增加增加阵列中的 STO 数量以提升能量的收集能力，并且探讨了如何将之用于为其它电子设备和传感器供电。

研究配图 – 6：演示能量收集的无线射频功率

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。

原标题为《Electrically connected spin-torque oscillators array for 2.4 GHz WiFi band transmission and energy harvesting》。