任何发送Wi-Fi信号的设备也会发出Terahertz波 – 电磁波，在微波和红外光之间具有频率。这些高频辐射波知道
任何发送Wi-Fi信号的设备也会发出Terahertz波 – 电磁波，在微波和红外光之间具有频率。
这些高频辐射波（称为“ T射线”）也是由几乎所有记录温度的任何东西都产生的，包括我们自己的身体和周围的无生命物体。
Terahertz波在我们的日常生活中普遍存在，如果利用，它们的集中力量可能会成为替代能源。想象一下，例如，手机附加器被动地吸收环境T射线并利用其能量为手机充电。但是，迄今为止，Terahertz波是浪费的能量，因为没有实用的方法将它们捕获并转换为任何可用形式。
现在，麻省理工学院的物理学家为他们认为能够将环境terahertz波转换为直流电流的设备提出了蓝图，这是一种为许多家用电子设备供电的电力。
他们的设计利用了碳材料石墨烯的量子机械或原子行为。他们发现，通过将石墨烯与另一种材料相结合，在这种情况下，石墨烯中的电子应将其运动朝向共同方向。任何传入的Terahertz波都应像许多微小的空中交通管制器一样“穿梭”石墨烯的电子，以作为直流电流以单个方向流过材料。
研究人员已经在《科学进展》杂志上发表了结果，并正在与实验者合作，将其设计转变为物理设备。
MIT材料研究实验室的博士后Hiroki Isobe说：“我们被Terahertz系列中的电磁波包围。” “如果我们可以将这种能量转换为可以在日常生活中使用的能源，那将有助于应对我们现在面临的能源挑战。” Isobe的合着者是Liang Fu，The Lawrence C.和Sarah W. Biedenharn MIT的职业发展副教授；以及苏阳Xu，前麻省理工学院的博士后，现在是哈佛大学的助理教授化学。
打破石墨烯的对称性
在过去的十年中，科学家一直在寻找收获和将环境能量转化为可用电能的方法。他们主要通过整流器和旨在将电磁波从其振荡（交替）电流转换为直流电流的设备。
大多数整流器均设计用于使用带有二极管的电路来转换低频波，例如无线电波，以生成一个电场，该电场可以作为直流电流将无线电波驱动到设备上。这些整流器只能达到一定频率，并且无法适应Terahertz范围。
只有在超低温度下，一些能够将Terahertz波转换为直流电流的实验技术才能在实际应用中难以实施。
Isobe不必在设备中施加外部电场来将电磁波转变为直流电流，而是想知道，在量子机械级别上，材料的电子是否可以朝着一个方向流动，以转移到传入的terahertz波中直流电流。
这样的材料必须非常干净或没有杂质，以使材料中的电子在不散射材料中的不规则性的情况下流过。他发现，石墨烯是理想的起始材料。要指导石墨烯的电子以一个方向流动，他必须打破材料固有的对称性或物理学家所谓的“反转”。通常，石墨烯的电子在它们之间感觉到相等的力，这意味着任何传入的能量都会对称地散射电子。 ISOBE寻找破坏石墨烯反转的方法，并响应传入能量而诱导电子流动。
借着文献看，他发现其他人通过将石墨烯放在硝酸硼（一种类似的蜂窝状晶状体）上，试验了石墨烯，由两种原子制成 – 硼和氮。他们发现，在这种布置中，石墨烯电子之间的力是失去平衡的：靠近硼的电子感觉到某种力量，而靠近氮的电子经历了不同的拉力。总体效果是物理学家所说的“偏斜散射”，其中电子云在一个方向上倾斜其运动。
Isobe开发了一项系统的理论研究，该研究对石墨烯中的所有方式可能与诸如硝酸硼等潜在底物结合散射，以及该电子散射如何影响任何传入的电磁波，尤其是在Terahertz频率范围内。
他发现电子是通过传入的Terahertz波驱动的，以朝一个方向偏斜，如果石墨烯相对纯净，则该偏斜运动会产生直流电流。如果石墨烯中确实存在太多的杂质，它们将充当电子云路径中的障碍，导致这些云在各个方向上散布，而不是像一个方向上移动。通过这种振荡，任何传入的Terahertz能量都会损失。” Isobe解释说。 “因此，我们希望一个干净的样品有效地进行倾斜的运动。”
一个方向
他们还发现，传入的Terahertz能量越强，设备可以转换为直流电流的能量就越多。这意味着任何转换T射线的设备还应包括在进入设备之前将这些波集中在这些波之前的方法。
考虑到所有这些，研究人员为Terahertz整流器绘制了一个蓝图，该整流器由一小块石墨烯组成，该石墨烯位于一层硝酸硼上，并将其夹在一个天线内，该天线会收集和浓缩环境环境的Terahertz辐射，从而增强其信号，增强其信号的信号足以将其转换为直流电流。
福说：“这将非常像一个太阳能电池，除了不同的频率范围外，还可以被动地收集和转换环境能量。”
该团队已为新的“高频整流”设计申请了专利，研究人员正在与麻省理工学院的实验物理学家合作，根据其设计开发物理设备，该设备应该能够在室温下工作，而不是Ultracold。先前的Terahertz整流器和探测器所需的温度。
Isobe说：“如果设备在室温下工作，我们可以将其用于许多便携式应用程序。”需要手术才能改变植入物的电池。此类设备还可以转换环境Wi-Fi信号，以充电个人电子设备，例如笔记本电脑和手机。
福说：“我们正在使用原子量表的一些不对称材料，现在可以利用，这打开了很多可能性。”
这项研究部分由美国陆军研究实验室和美国陆军研究所通过士兵纳米技术研究所（ISN）资助。
经过麻省理工学院新闻的许可转载。阅读原始文章。
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