新一代自旋整流器：低功耗环境下的无线供电解决方案

新加坡国立大学团队成功研发高效自旋整流器，助力物联网设备节能环保

新加坡国立大学的研究团队在无线充电领域取得了重要突破，成功研发出一种名为自旋整流器（spin rectifers）的新型纳米级装置。该技术能够从环境射频信号中收集能量，为物联网设备和传感器提供持续稳定的电源，实现低功耗、绿色环保的目标。

自旋整流器具有诸多优势，如全天候可用、易于获取等。相较于太阳能、热能和风能等其他可再生能源，射频能量具有更广泛的应用场景，并且可以有效降低电子设备的碳足迹。然而，由于环境中的射频能量较弱，如何提高其收集效率成为一大挑战。

为此，新加坡国立大学团队设计了一种名为自旋整流天线（spin rectifena）的装置，通过优化结构和工作原理，显著提高了射频能量的收集效率。实验数据显示，在射频功率水平为-55 dBm和-40 dBm时，自旋整流天线分别展示了约3800mV/mW和2200 mV/mW的最大灵敏度，优于最先进的零偏置肖特基二极管。

此外，研究团队还进一步发展了自旋整流器阵列（spin rectifier array），该阵列基于芯片上的共面波导，采用电压控制磁各向异性（VCMA）驱动，实现了更高的零偏置灵敏度和转换效率。实验结果显示，在射频功率为-27 dBm的情况下，自旋整流器阵列可以为传感器供电，并在关闭无线源后维持传感器和LED的开启状态，展现了在不同射频环境下的良好应用前景。

据悉，自旋整流器技术的易于集成和扩展特性为其应用于各种低功率射频和通信应用提供了可能。据项目负责人新加坡国立大学教授Yang Hyunsoo介绍，该技术的应用有望使物联网设备的能效提高40%。

未来，研究团队计划与产业界和学术界的合作伙伴共同推进带有自旋整流器的自持智能系统的发展。如果这一技术得到广泛应用，环境射频能量有望成为一种新兴的绿色替代能源，助力全球可持续发展。