Nous baignons en permanence dans un environnement parcouru par des rayons électromagnétiques comme la lumière, les ondes radio, les infrarouges, etc. Parmi ceux-ci, les ondes « terahertz », appelées aussi « rayons T » transportent de l’énergie. Des scientifiques du MIT annoncent la mise au point d’un moyen de capter cette énergie et de l’utiliser pour alimenter en courant continu des appareils électroniques comme des téléphones portables, des tablettes, des implants médicaux, etc.
Dans le spectre électromagnétique, la bande des fréquences térahertz s’étend de 100 GHz à 30 THz[1]. Elle est aussi parfois désignée par le terme « infrarouge lointain ». Tous les objets dont la température est inférieure à environ 65°C émettent en permanence des « rayons T », y compris notre organisme et tous les corps qui nous entourent. Les émetteurs Wi-Fi, par exemple émettent également ces ondes de haute fréquence qui se situent sur le spectre entre les micro-ondes et l’infrarouge « proche ». Ces « rayons T » sont invisibles, contrairement aux rayons lumineux émis par les corps beaucoup plus chauds comme le Soleil et les étoiles ainsi que les lampes qui nous éclairent. Bien que nous ne nous en rendions pas compte, nous baignons donc continuellement dans une « soupe » d’ondes terahertz. Celles-ci, comme toutes les autres ondes électromagnétiques, transportent de l’énergie. Nous le savons puisque nous pouvons par exemple transformer la lumière en électricité avec des cellules photovoltaïques.
Bien que les rayons T soient beaucoup moins énergétiques que les rayons lumineux, il serait évidemment intéressant de pouvoir exploiter cette énergie gratuite qui nous entoure en permanence, de jour comme de nuit. Mais, jusqu’il y a peu, personne n’avait encore trouvé le moyen de la capter et de la convertir en électricité.
Ces dernières décennies, des chercheurs ont bien tenté d’utiliser des redresseurs à diodes, semblables à ceux que nous utilisons pour convertir les ondes radio en courant continu. Ces redresseurs fonctionnent très bien pour les basses fréquences, mais leur utilisation n’a pas été probante pour la plage des ondes terahertz : les expériences menées pour tenter de convertir ce type d’ondes en courant continu n’ont été concluantes qu’à des températures « ultra-froides », les rendant peu pratiques pour une utilisation courante.
Les chercheurs ont exploité les propriétés du graphène
Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont donc exploré une autre voie. Ils se sont basés sur le comportement « quantique » du graphène, un matériau bidimensionnel[2] cristallin constitué d’atomes de carbone. C’est le constituant du graphite que nous utilisons par exemple dans les mines de nos crayons. Il se trouve à l’état naturel dans les gisements de graphite.
Outre son très faible taux d’impuretés, l’une des propriétés spectaculaires du graphène est de posséder des électrons dont la masse apparente est nulle (je vous épargne les explications scientifiques). Les électrons se déplacent sur le graphène à la vitesse de 1.000 km/s, soit presque 150 fois la vitesse des électrons dans le silicium. Grâce à ses propriétés de cristal bidimensionnel et à une capacité récemment découverte d’auto-refroidissement très rapide, un transistor de graphène ne s’échauffe que très peu.
Les chercheurs du MIT ont découvert qu’en combinant le graphène à du nitrure de bore ils obtenaient un matériau capable, sous l’effet des ondes terahertz, de dévier la trajectoire de tous les électrons dans une seule direction, créant donc ainsi un courant continu. Ils ont alors imaginé un « redresseur térahertz », constitué d’un petit carré de graphène posé sur une couche de nitrure de bore et doté d’une antenne chargée de collecter et de concentrer le rayonnement térahertz ambiant, en augmentant suffisamment son signal pour le convertir en courant continu.
L’équipe a récemment fait breveter son concept et publié sa découverte dans la revue ScienceAdvanced. Elle travaille maintenant à la mise au point d’un appareil capable de produire du courant pour des applications pratiques.
Les rayons T pourraient recharger en continu nos appareils nomades
« Un tel dispositif permettrait de collecter et de convertir passivement l’énergie ambiante, à la manière d’une cellule photovoltaïque, mais pour une gamme de fréquences différentes », explique Hiroki Isobe, l’auteur principal de l’étude menée par le MIT. Selon lui, des redresseurs térahertz de ce type pourraient être utilisés pour convertir les rayons T ambiants afin de recharger des appareils « nomades » comme les smartphones et les ordinateurs portables, ou pour alimenter sans fil des implants électroniques.
Une chose est toutefois certaine : il ne faut pas espérer que cette invention permette de produire gratuitement de grandes quantités d’énergie. Bien que présentes en permanence dans notre environnement, les ondes terahertz sont en effet moins énergétiques que la lumière qui, elle aussi, nous baigne continuellement, du moins en journée. Par contre leur intérêt, pour les applications envisagées, c’est qu’elles sont disponibles presque partout, à tout moment, et ne sont pas intermittentes. Les rayons T ont un fort pouvoir pénétrant et traversent de nombreux matériaux qui ne contiennent pas d’eau tels que les vêtements, le papier, le bois, le carton, les plastiques … Ils ne sont pas ionisants et sont tout-à-fait inoffensifs pour les êtres vivants.
[1] 1 térahertz ou THz = mille milliards de hertz. Le hertz est l’unité qui permet de mesurer une fréquence. 1 Hz est la fréquence d’un événement qui se répète une fois par seconde.
[2] Un matériau bidimensionnel, parfois appelé matériau monocouche ou matériau 2D, est un matériau constitué d’une seule couche d’atomes ou de molécules
Lien vers le communiqué du MIT
Commentaires
"100 GHz à 30 THz" et le WiFi en fait partie. Euh, comment dire... Le WiFi, c'est 2,4GHz et maintenant aussi 5GHz. C'est pas vraiment dedans!
Vous avez raison pour ce qui concerne les signaux Wi-Fi. Mais comme indiqué dans le communiqué du MIT, les émetteurs Wi-Fi émettent également des ondes terahertz : "Any device that sends out a Wi-Fi signal also emits terahertz waves —electromagnetic waves with a frequency somewhere between microwaves and infrared light. These high-frequency radiation waves, known as “T-rays,” ...
Voici le lien vers le communiqué : http://news.mit.edu/2020/energy-harvesting-wi-fi-power-0327
Il s'agit de reconvertir une partie des ondes radio qu'on émet en énergie utile. Pas de capter une énergie magique dans laquelle on "baigne". C'est pas magique.
Non, vous vous trompez. Il ne s'agit pas ici des ondes radio qui sont émises par des émetteurs alimentés en électricité, mais bien des ondes terahertz qui sont émises spontanément par tous les corps et les objets qui sont à une température inférieure à environ 65°C, y compris notre propre corps, la surface de la terre, les roches, les bâtiments et tous les objets dans nos habitations. Donc comme j'explique dans l'article, nous baignons bien dans ces rayonnements, même si on ne les voit pas. Par contre vous avez raison quand vous dites qu'il n'y a rien de magique à ça, ce rayonnement étant connu depuis longtemps. En tant que scientifique et ancien professeur de thermodynamique, je ne crois évidemment pas à la magie. Ce rayonnement répond à la loi de Stephan-Boltzman et est proportionnel à la 4e puissance de la température de l'objet qui l'émet (exprimée en kelvin). La longueur d'onde ou la fréquence du rayonnement dépendent de la température de l'objet : au dessus de 500°C, il émet de la lumière visible, comme une barre de métal chauffée à blanc par le forgeron, le filament d'une ampoule ou les étoiles. Entre 500°C et 65°C, le corps émet des rayons infrarouges (invisibles par l'oeil humain), et en-dessous de 65°C, donc, des rayons terahertz (invisibles aussi).
Il ne faut pas croire qu'il s'agisse d'une production miracle d'énergie infinie. L'énergie du rayonnement terahertz émis provient en fait de l'énergie que le corps (l'objet) a absorbé, par exemple quand il absorbe de la lumière ou des infrarouges. En fait, n'importe quel objet réémet en permanence l'énergie qu'il absorbe, mais avec des ondes d'une autre fréquence, en fonction de sa température. S'il émet plus d'énergie qu'il absorbe, sa température se refroidit et s'il en émet moins, sa température augmente, et cela jusqu'à ce qu'il y ait un équilibre entre absorption et émission, sa température restant alors constante. Evidemment ce n'était pas le but d'expliquer tout ça dans l'article ... peu de lecteurs auraient lu jusqu'au bout LOL.
L'énergie Thz, telle qu'elle est placée sur la courbe de Planck est tellement faible sur des longueurs très grande qu'elle a peu de chance de "payer" l'investissement qu'elle nécessitera pour être captée. En d'autre terme son EROI est très défavorable. Mais qu'importe, dans la novation il y a toujours quelque chose à glaner.
En effet l'énergie des ondes terahertz est faible, je l'ai expliqué dans l'article. L'intérêt n'est donc pas de faire des économies en captant de l'énergie "gratuite" et de calculer un EROI, mais bien, à mon avis, d'avoir un moyen de capter, sans fil, cette énergie qui est disponible en permanence et partout, même au fond de ma poche, au fond d'une grotte, sur la plage, au milieu du Sahara pendant la nuit ou au fond de la forêt amazonienne où la lumière ne pénètre presque pas. Donc je pense que ça peut être intéressant de pouvoir recharger nos appareils nomades dans ces circonstances. Si des scientifiques dont ceux du MIT cherchent à pouvoir capter cette énergie et y consacrent du temps et des moyens financiers, je pense quand même qu'il doit y avoir un intérêt à le faire.
AU débur de l'aventure automobile, il y avait la voiture électrique, et Tesla avait trouvé une source d'énergie perpétuelle, ne serait-ce pas la même chose? Sauf que que l'énergie était > appaireil nomade.
Et c'est un affreux complot des capitalistes qui a fait disparaître les preuves de l'existence de ce mouvement perpétuel. Les mêmes qui ne veulent pas qu'on parle des OVNI et de la mémoire de l'eau, ni de la fusion froide et du Yéti! Et qui prétendent que le linky ne contient pas un espion chinois doté de l'oeil de Moscou...
Naaan, Tesla a inventé des véhicules électriques haut de gamme, mais qu'il faut quand même recharger. Il n'y a que Toyota et maintenant Honda qui vendent des véhicules "électriques" qui roulent éternellement sans recharger. Oui, faut juste compléter le niveau d'essence dans le réservoir...
On parle de Nicolas Tesla le physicien !!!!
C'est pas gagné !!!