La se?al wifi, convertida en electricidad

Transmitir energ¨ªa el¨¦ctrica a trav¨¦s del aire era una de las ideas que Nikola Tesla lleg¨® a patentar hace m¨¢s de un siglo. Ahora, investigadores de universidades de EE UU y Espa?a han logrado capturar la energ¨ªa contenida en la se?al emitida por dispositivos wifi y convertirla en electricidad. Usando un nanomaterial de solo tres ¨¢tomos de espesor, han dise?ado una antena que transforma las ondas electromagn¨¦ticas en corriente continua. Aunque la potencia lograda no supera el rango de los microvatios, la flexibilidad mec¨¢nica del material y la omnipresencia de las se?ales electromagn¨¦ticas necesarias para conectar millones de ordenadores y m¨®viles a internet acercan el sue?o de una electr¨®nica que est¨¦ en todas partes. Es decir, que de cada se?al inalambrica se pueda obtener electricidad.

"Toda radiaci¨®n electromagn¨¦tica contiene energ¨ªa", explica el profesor de ingenier¨ªa el¨¦ctrica e inform¨¢tica del Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts (EE UU) Tom¨¢s Palacios. "No es muy diferente de la luz solar, solo cambia la frecuencia que, en el wifi, es mucho m¨¢s baja", a?ade el responsable del Grupo de Materiales y Dispositivos Semiconductores Avanzados del MIT y coautor de esta investigaci¨®n.

Una antena especial (rectena) capta la se?al inal¨¢mbrica y convierte su corriente alterna en continua

Los cient¨ªficos han creado un dispositivo que logra capturar la energ¨ªa usada por la se?al wifi para transmitir datos o captarlos. Esta se?al se propaga en todas direcciones, aunque el destino de la informaci¨®n sea un ¨²nico punto. El resto se pierde. Para aprovecharla, los investigadores crearon una antena especial (rectena o antena rectificadora) que recibe la radiaci¨®n emitida por dispositivos inal¨¢mbricos, como los routers o puntos de acceso inal¨¢mbrico, pero tambi¨¦n cualquier aparato con wifi, como port¨¢tiles, televisores, m¨®viles, tabletas... que usan las mismas frecuencias, es decir, las bandas de los 2.4 gigahercios (GHz) y los 5.6 GHz.

El problema es que esta energ¨ªa del ambiente llega hasta la antena como corriente alterna y hay que rectificarla. "Es como una pila que cambiara de polaridad continuamente. Para alimentar los circuitos electr¨®nicos necesitamos un voltaje constante", subraya Palacios. Para lograr esta conversi¨®n a corriente continua, y aqu¨ª est¨¢ la gran aportaci¨®n de esta investigaci¨®n, publicada en la revista Nature, han dise?ado un diodo con un material que tiene unas propiedades f¨ªsicas, mec¨¢nicas y el¨¦ctricas que no posee ni el grafeno: el disulfuro de molibdeno (MoS₂).

Nikola Tesla ya patent¨® un sistema para enviar electricidad por el aire hace m¨¢s de un siglo

Como el grafeno, el MoS₂ es un material bidimensional. Si el primero tiene un grosor de un ¨¢tomo, el segundo lo tiene de tres. Eso les da una flexibilidad que jam¨¢s tendr¨¢n el silicio o el arseniuro de galio, sobre los que se sustentan la electr¨®nica y tecnolog¨ªa actuales. Ambos son tambi¨¦n f¨¢ciles y muy baratos de producir. Pero, a diferencia del MoS₂, el grafeno no es un semiconductor, lo que limita sus posibilidades en el campo de la electr¨®nica.

En la antena rectificadora fabricada por el equipo de Palacios, la energ¨ªa captada llega como corriente alterna a uno de los electrodos (¨¢nodo, hecho de paladio) y sale con polaridad constante por el otro electrodo (c¨¢todo, de oro). Entremedias, el encargado de hacer la magia es el disulfuro de molibdeno (MoS₂) y lo hace a una velocidad ideal para las altas frecuencias usadas en las se?ales wifi. "Nos permite crear un diodo lo suficientemente r¨¢pido como para rectificar hasta en la banda de los 10 GHz", comenta el profesor del grupo de microondas y radar de la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid y coautor de la investigaci¨®n, Jes¨²s Grajal de la Fuente.

Pero para este ingeniero, como para Palacios, la clave de su dispositivo es su enorme flexibilidad. "Frente al MoS₂, el silicio es un ladrillo", dice. Adem¨¢s de caro y fr¨¢gil, por mucho que avance la miniaturizaci¨®n, siempre ser¨¢ r¨ªgido. Aquella es una caracter¨ªstica que logra su extremo solo en los materiales bidimensionales y que permitir¨ªa, por ejemplo, cubrir una pared o todo un edificio de sensores que se alimentar¨ªan de la energ¨ªa del ambiente.

"?Y si fu¨¦ramos capaces de desarrollar sistemas electr¨®nicos que pudi¨¦ramos desplegar a lo largo de un puente o cubrir toda una autopista o las paredes de nuestras oficinas y llevar la inteligencia electr¨®nica a todo lo que nos rodea? ?De d¨®nde sacar¨ªas la energ¨ªa para tanta electr¨®nica", pregunta Palacios. No habr¨ªa bater¨ªas ni enchufes suficientes. Solo enchuf¨¢ndolos al aire, a la energ¨ªa inal¨¢mbrica, se podr¨ªa imaginar algo as¨ª.

Los creadores del sistema imaginan un futuro donde la electr¨®nica es ubicua y se alimenta de la energ¨ªa ambiental

En todo esto hay una limitaci¨®n que resulta ser su gran virtud. La potencia de la se?al wifi (y la de otras tecnolog¨ªas inal¨¢mbricas, como las comunicaciones m¨®viles de cuarta y quinta generaci¨®n) es por necesidad muy baja. "El wifi necesita en torno a los 100 microvatios, 100.000 veces menos potencia de la requerida para encender una bombilla Led", recuerda Palacios. As¨ª que no se podr¨¢ cargar el port¨¢til con una de estas antenas especiales.

"Es poco, pero bastar¨¢ para alimentar a sensores de todo tipo. Ahora, la electr¨®nica est¨¢ limitada a objetos macrosc¨®picos, el m¨®vil, ordenador, el coche. En el futuro ser¨¢ ubicua. Estar¨¢ en la ropa que llevemos, dentro de nosotros, en los edificios... y aprovechar¨¢ la energ¨ªa del ambiente", sostiene el profesor espa?ol del MIT.