Un internet de las cosas más ecológico sin cables conectados

Las formas emergentes de tecnologías de dispositivos de película delgada que se basan en materiales semiconductores alternativos, como compuestos orgánicos imprimibles, alótropos de nanocarbono y óxidos metálicos, podrían contribuir a una Internet de las cosas (IoT) más económica y ambientalmente sostenible, sugiere un equipo internacional dirigido por KAUST.

Su trabajo se publica en la revista Naturaleza Electrónica.

El IoT está configurado para tener un gran impacto en la vida diaria y en muchas industrias. Conecta y facilita el intercambio de datos entre una multitud de objetos inteligentes de varias formas y tamaños, como sistemas de seguridad para el hogar controlados a distancia, automóviles autónomos equipados con sensores que detectan obstáculos en la carretera y equipos de fábrica con control de temperatura, a través de la red. Internet y otras redes de detección y comunicaciones.

Se prevé que esta floreciente hiperred alcance billones de dispositivos en la próxima década, aumentando la cantidad de nodos sensores desplegados en sus plataformas.

Los enfoques actuales que se utilizan para alimentar los nodos sensores se basan en la tecnología de baterías, pero las baterías deben reemplazarse con regularidad, lo que es costoso y perjudicial para el medio ambiente con el tiempo. Además, es posible que la producción mundial actual de litio para materiales de baterías no se mantenga al día con la creciente demanda de energía debido a la creciente cantidad de sensores.

Los nodos de sensores con alimentación inalámbrica podrían ayudar a lograr un IoT sostenible extrayendo energía del medio ambiente utilizando los llamados recolectores de energía, como células fotovoltaicas y recolectores de energía de radiofrecuencia (RF), entre otras tecnologías. La electrónica de área grande podría ser clave para habilitar estas fuentes de energía.

El ex alumno de KAUST, Kalaivanan Loganathan, con Thomas Anthopoulos y sus compañeros de trabajo, evaluaron la viabilidad de varias tecnologías electrónicas de área grande y su potencial para ofrecer sensores IoT ecológicos y alimentados de forma inalámbrica.

La electrónica de área grande ha surgido recientemente como una alternativa atractiva a las tecnologías convencionales basadas en silicio gracias al progreso significativo en el procesamiento basado en soluciones, que ha facilitado la impresión de dispositivos y circuitos en sustratos flexibles de área grande. Se pueden producir a bajas temperaturas y sobre sustratos biodegradables como el papel, lo que los hace más ecológicos que sus equivalentes a base de silicio.

A lo largo de los años, el equipo de Anthopoulos ha desarrollado una gama de componentes electrónicos de RF, incluidos dispositivos semiconductores basados ​​en polímeros orgánicos y óxidos metálicos conocidos como diodos Schottky. «Estos dispositivos son componentes cruciales en los recolectores de energía inalámbricos y, en última instancia, dictan el rendimiento y el costo de los nodos sensores», dice Loganathan.

Las contribuciones clave del equipo de KAUST incluyen métodos escalables para fabricar diodos de RF para recolectar energía que alcanza el rango de frecuencia 5G/6G. «Tales tecnologías proporcionan los componentes básicos necesarios para una forma más sostenible de alimentar los miles de millones de nodos de sensores en un futuro próximo», dice Anthopoulos.

El equipo está investigando la integración monolítica de estos dispositivos de bajo consumo con antena y sensores para mostrar su verdadero potencial, añade Loganathan.