多年來，科學家們一直在努力尋找高效收集環境中的無線電波，以便為小型設備供電的新方法。不過迄今為止，這些信號的來源，始終沒能向無線網絡（Wi-Fi）那樣普及。近日，來自新加坡國立大學（NUS）的一支研究團隊，就介紹了他們新開發的一款能夠為LED和其它小型電子設備/傳感器供電的新型芯片。

研究領隊Yang Hyunsoo 教授（左）與論文一作Raghav Sharma 博士

多年來，收集環境中的無線電能量，然後轉化輸出有意義的功率，一直是一項艱鉅的挑戰。

好消息是，來自新加坡國立大學（NUS）和日本東北大學的科學家們，已經開發出了所謂的“自扭矩振盪器”（STO）。

研究配圖- 1：同步直流偏置的自旋轉矩振盪器

作為一類相對新穎的微型設備，其具有產生微波的能力，但此前的輸出功率一直相當低。基於此，研究團隊想出了將多個STO 集成在一個芯片上、以增加輸出功率的新方案。

不過為了實現這一目標，研究團隊一直在努力設計並測試最佳佈局，以解決間距和低頻響應等方面的問題。最終交付演示的方案，就包含了八個串聯起來的STO 。

研究配圖- 2：四路STO 的輸出頻率與功率

該陣列能夠吸收由Wi-Fi 信號產生的2.4GHz 無線電波，並將之轉換為直流電壓信號。在傳遞到電容器上之後，就可用於電量1.6V 的LED 。

給電容器充電5 秒鐘後，即便切斷了外部電源，LED 也可保持點亮一分鐘。

研究配圖- 3：鎖定在2.4GHz 頻率下的注入同步

研究作者Yang Hyunsoo 教授稱：“我們生活在一個被Wi-Fi 信號所包圍的世界，但當我們不使用它們來訪問互聯網時，它們就處於非活躍的浪費能量的狀態”。

新研究成果是順應轉變邁出的第一步，屆時隨手可用的2.4GHz 無線電波將成為綠色能量來源，以減少我們經常使用的電子設備的電池需求。

研究配圖- 4：特定時域的測量與相位噪聲分析

通過這種方式，一部分物聯網設備可使用無線電信號來供電。隨著智能家居和智能城市應用的普及，這項研究工作或在通信、計算和神經形態等系統中得到高效的應用。

研究配圖-5：四路同步/ 非同步振盪器的電壓整流

目前研究團隊正在努力增加增加陣列中的STO 數量以提升能量的收集能力，並且探討瞭如何將之用於為其它電子設備和傳感器供電。

研究配圖- 6：演示能量收集的無線射頻功率

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。

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