Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) dẫn đầu đề xuất rằng các vật liệu bán dẫn thay thế, chẳng hạn như chất hữu cơ, đồng vị nanocarbon và oxit kim loại, có thể góp phần tạo ra một mạng lưới Internet kết nối vạn vật (IoT) bền vững hơn về mặt kinh tế và môi trường.

IoT là công nghệ có tác động lớn đến cuộc sống hàng ngày và nhiều ngành công nghiệp, giúp kết nối và tạo điều kiện trao đổi dữ liệu giữa nhiều thiết bị thông minh có hình dạng và kích thước khác nhau, chẳng hạn như giữa các thiết bị trong hệ thống an ninh gia đình, giữa các ô tô tự lái được trang bị cảm biến phát hiện chướng ngại vật hay giữa các thiết bị nhà máy.

Siêu mạng đang phát triển này được dự đoán sẽ đạt tới hàng nghìn tỷ thiết bị trong thập kỷ tới, gia tăng hơn nữa số lượng nút cảm biến cần có trong mạng. Các phương pháp hiện tại được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các nút cảm biến chủ yếu dựa trên công nghệ pin, nhưng pin cần được thay thế thường xuyên, gây tốn kém và có hại cho môi trường. Ngoài ra, việc sản xuất lithium toàn cầu hiện nay cho vật liệu pin có thể không theo kịp nhu cầu.

Hình minh họa. Nguồn: AP

Các nút cảm biến chạy bằng năng lượng không dây có thể giúp tạo ra hệ thống IoT bền vững, vì chúng không cần pin, mà thay vào đó lấy năng lượng từ môi trường, qua bộ thu năng lượng. Bộ thu năng lượng có thể là tế bào quang điện và bộ thu năng lượng tần số vô tuyến (RF).

Kalaivanan Loganathan, cựu sinh viên KAUST, cùng với Thomas Anthopoulos và các đồng nghiệp, đã đánh giá khả năng sử dụng của nhiều loại thiết bị bộ thu năng lượng này, cũng như tiềm năng của chúng trong việc cung cấp năng lượng không dây cho các nút cảm biến trong IoT, giúp hệ thống trở nên thân thiện hơn với môi trường.

Trong những năm qua, nhóm của Anthopoulos đã phát triển một loạt các bộ thu RF, bao gồm các thiết bị bán dẫn dựa trên oxit kim loại và polyme hữu cơ được gọi là điốt Schottky. Loganathan nói: “Các thiết bị này là thành phần quan trọng trong các bộ thu năng lượng không dây và sẽ quyết định hiệu suất và chi phí của các nút cảm biến".

Những đóng góp quan trọng của nhóm KAUST bao gồm các phương pháp có thể mở rộng để sản xuất đi-ốt RF. Anthopoulos cho biết: “Những công nghệ như vậy là thành tố cần thiết nếu muốn cung cấp năng lượng một cách bền vững cho hàng tỷ nút cảm biến trong các mạng IoT trong tương lai”.

Nhóm nghiên cứu đang nghiên cứu cách tích hợp các thiết bị này với ăng-ten và cảm biến để hiện thực hóa tiềm năng thực sự của chúng trong các hệ thống IoT, Loganathan cho biết thêm.

Bài báo được đăng tải trên tạp chí Nature Electronics.

Nguồn: https://techxplore.com/news/2022-12-greener-internet-wires.html