フレキシブルなレクテナでWi-Fi電波を電力に変換、微小デバイス駆動へ道

MITの研究チームが、二次元半導体「モリブデンジスルフィド（MoS₂）」を用いた世界初の完全フレキシブルなレクテナ（整流アンテナ）を開発しました。Wi-Fiなどのギガヘルツ帯電波を捕捉し、直流電力に変換して微小電子デバイスを駆動できます。

従来の課題とブレークスルー

従来のレクテナはシリコンや砒化ガリウムなどの硬い基板上で作られ、大面積化やフレキシブル化が困難でした。また、柔軟な材料を用いた試みは低周波数に限られ、Wi-Fiや携帯電話のギガヘルツ帯には対応できていませんでした。

今回、厚さわずか3原子層のMoS₂を用い、特定の化学物質と接触させると半導体から金属へ相転移する性質を利用して、ショットキーダイオードを形成。寄生容量と直列抵抗を同時に最小化し、10 GHzまでの高速変換を実現しました。

通常のWi-Fi信号（150 μW）から40 μWの電力を取り出せ、変換効率は約40%（従来の硬質レクテナは50〜60%）。ウェアラブル機器、医療用インプラント、IoTセンサなどへの給電が期待されます。今後、より複雑なシステムで効率向上を目指します。

参考文献: Nature | doi:10.1038/s41586-019-0892-1 | MIT

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