L’électronique domestique pourrait bientôt être alimentée par un courant continu obtenu à partir d’ondes térahertz à haute fréquence, une forme d’énergie largement disponible mais jusqu’à présent peu exploitée, en l’absence des dispositifs adaptés.

« Nous sommes entourés d’ondes électromagnétiques de l’ordre du térahertz »

Tout appareil émettant un signal WiFi émet également des ondes térahertz, dont la fréquence se situe quelque part entre les micro-ondes et la lumière infrarouge. Appelées « ondes T », celles-ci sont également produites par la quasi-totalité des corps dont la température est supérieure au zéro absolu, ce qui inclut aussi bien le corps humain que les objets inanimés qui nous entourent. En l’absence de moyen efficace pour les capter et les convertir en courant continu, il n’était jusqu’à présent pas envisageable de les exploiter pour alimenter ou recharger des appareils électroniques. Mais cela pourrait bientôt changer grâce au concept imaginé par des physiciens du MIT, présenté dans la revue Science Advances.

« Nous sommes entourés d’ondes électromagnétiques de l’ordre du térahertz », a déclaré Hiroki Isobe, auteur principal de l’étude. « Pouvoir convertir cette énergie en une source utilisable pour la vie quotidienne pourrait nous aider à relever les défis énergétiques auxquels nous sommes confrontés aujourd’hui. »

À l’heure actuelle, les scientifiques sont en mesure de transformer l’énergie ambiante en énergie électrique utilisable en utilisant des redresseurs, dispositifs convertissant le courant alternatif généré par les ondes électromagnétiques en courant continu. Mais ces appareils ne fonctionnent que jusqu’à une certaine fréquence, n’incluant pas la gamme des térahertz : les expériences menées pour tenter de convertir ce type d’ondes en courant continu n’ont pu le faire qu’à des températures « ultra-froides », les rendant peu pratiques pour une utilisation courante.

— Andrey Suslov / Shutterstock.com

Un redresseur térahertz au graphène

Partant de ce constat, Isobe s’est demandé si les propres électrons d’un matériau pouvaient être incités à circuler dans une direction à un niveau mécanique quantique. Le chercheur a jeté son dévolu sur le graphène en raison de sa faible quantité d’impuretés, permettant aux électrons entrants de le traverser avec un minimum de perturbations. Son équipe a théorisé que les électrons étaient incités par des ondes térahertz entrantes à s’incliner dans une certaine direction, et que ce mouvement oblique pourrait générer un courant continu si le graphène était relativement pur.

Les chercheurs ont alors imaginé un « redresseur térahertz », dispositif intégrant un petit carré de graphène posé sur une couche de nitrure de bore ainsi qu’une antenne chargée de collecter et de concentrer le rayonnement térahertz ambiant, en augmentant suffisamment son signal pour le convertir en courant continu.

« À la manière d’une cellule photovoltaïque, mais pour une gamme de fréquences différentes, le dispositif permettrait de collecter et de convertir passivement l’énergie ambiante », précisent les auteurs de l’étude.

Selon Isobe, des redresseurs térahertz de ce type pourraient être utilisés pour convertir les signaux WiFi ambiants afin de charger les appareils électroniques (smartphones, ordinateurs portables), ou pour alimenter sans fil des implants électroniques. Son équipe a récemment fait breveter son concept de « rectification haute fréquence », et travaille actuellement aux côtés de physiciens du MIT afin de développer un véritable dispositif capable de fonctionner à température ambiante. Une caractéristique s’avérant cruciale pour ses futures applications potentielles.

Schéma du redresseur térahertz imaginé par les chercheurs : le carré vert représente le graphène, les triangles bleus l’antenne chargée de capter et de concentrer les ondes térahertz, matérialisées par des lignes rouges – © Massachusetts Institute of Technology – Science Advances Creative Commons
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Nico
Nico
2 années

votre article n’énerve beaucoup car il est pute à click « L’électronique domestique pourrait bientôt être alimentée par un courant continu obtenu à partir d’ondes térahertz à haute fréquence » et ??? il vient d’où le courant qui fait des ondes térahertz ?? Même si physiquement c’est réalisable il n’y a que… Lire la suite »