Imagina un mundo donde los teléfonos móviles, los ordenadores portátiles, los relojes inteligentes y otros aparatos electrónicos funcionasen sin baterías. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, en EE UU) y otros centros internacionales han dado un paso en esa dirección, presentado el primer dispositivo totalmente flexible que puede convertir la energía de las señales wifi en electricidad.

El avance se basa en el uso de rectenas (del inglés, rectifying antenna, antena rectificadora), unos sistemas que convierten las ondas electromagnéticas de corriente alterna –como las wifi– en continua.

En este caso los autores, que publican su trabajo en la revista Nature, usan una antena de radiofrecuencia flexible para capturar las ondas wifi. Después, su señal de corriente alterna se envía a un finísimo semiconductor de disulfuro de molibdeno (MoS₂) –uno de los más delgados del mundo, con tan solo tres átomos de espesor–, que la convierte en corriente continua para que pueda alimentar los circuitos electrónicos.

De esta manera, dispositivos sin batería podrían capturar y transformar de forma pasiva las señales wifi, que cada vez inundan más lugares de nuestro entorno, en una fuente útil de alimentación. Además, presentan las ventajas de ser flexibles y poderse fabricar en rollos para cubrir áreas muy grandes.

«¿Qué pasaría si pudiéramos desarrollar sistemas electrónicos capaces de cubrir un puente, una carretera o las paredes de nuestra oficina, llevando la inteligencia electrónica a todo lo que nos rodea? ¿Cómo proporcionaríamos energía a estos aparatos electrónicos?», comenta Tomás Palacios, coautor y profesor en el departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT.

«Hemos ideado una nueva forma de alimentar los sistemas electrónicos del futuro –destaca Palacios–, mediante la captura de la energía wifi de una forma que se puede integrar fácilmente en grandes áreas para llevar esta inteligencia a cada objeto que nos rodea».

Móviles flexibles y píldoras inteligentes

Entre las primeras aplicaciones de la nueva rectena figura el suministro de energía a dispositivos electrónicos flexibles, aparatos portátiles y sensores para el llamado internet de las cosas. Los smartphones o teléfonos inteligentes flexibles, por ejemplo, son un nuevo mercado para las principales empresas tecnológicas.

En los experimentos realizados por el equipo, se ha comprobado que su dispositivo puede producir alrededor de 40 microvatios de potencia cuando se expone a los niveles típicos de las señales wifi (alrededor de 150 microvatios). Eso es más que suficiente para iluminar la pantalla de un móvil o activar un chip de silicio.

Otra posible aplicación es generar energía para la transmisión de datos en dispositivos médicos implantables, apunta Jesús Grajal, también coautor y profesor de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). De hecho, los investigadores están desarrollando píldoras que pueden ser ingeridas por los pacientes y con la capacidad de transmitir datos sobre su salud para que se pueden registrar en un ordenador y realizar diagnósticos.

«Lo ideal es no usar baterías para alimentar estos sistemas porque si pierden litio, el paciente podría morir», subraya Grajal. «Es mucho mejor recoger energía del ambiente para encender estos pequeños laboratorios dentro del cuerpo y comunicar los datos a ordenadores externos».

El ingeniero insiste en la novedad de esta investigación: «La utilización de electrónica flexible basada en materiales bidimensionales (MoS₂ en este caso) para generar electricidad a partir de señales electromagnéticas presentes en el ambiente, como las del wifi y los móviles. Por tanto, esta energía es ubicua y gratuita».

Esquema de la nueva rectena. / MIT/UPM

Todas las rectenas se basan en un componente conocido como rectificador, el que realmente convierte la corriente alterna en continua. Para fabricarlo se suele usar silicio o arseniuro de galio, unos materiales que cubren la banda del wifi, pero con el inconveniente de su rigidez. Además, aunque no son caros cuando se destinan a pequeños dispositivos, si se usaran para cubrir grandes áreas, como las superficies de edificios y paredes, tendrían un coste prohibitivo.

Los científicos llevan tratando de solucionar estos problemas desde hace mucho tiempo. Las pocas rectenas flexibles presentadas hasta ahora operaban a bajas frecuencias y no podían capturar y convertir señales en frecuencias de gigahercios, donde se encuentran la mayoría de las señales de teléfonos celulares y wifi.

«El silicio o el arseniuro de galio consiguen mejores eficiencias porque sus dispositivos están más optimizados después de años en laboratorios académicos y en la industria –apunta Grajal–. Pero tras una optimización de los dispositivos basados en nuevos materiales bidimensionales, las diferencias se reducirán. Con estos se puede crear electrónica flexible que se adapte a cualquier superficie, mientras que los otros dos son rígidos. Por tanto, con estos semiconductores 2D se pueden realizar circuitos que se adapten a la forma de las superficie de los objetos, mejorando su despliegue».

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*Foto de portada tomada de MIT/UPM