Các nhà khoa học từ ĐH Maryland và ĐH Wesleyan ở bang Connecticut (Mỹ) hé lộ một thiết bị hiện đại có thể cấp năng lượng cho điện thoại từ phía bên kia phòng của bạn theo cách bạn đang chơi một video game.
Công nghệ hoạt động trái ngược với laser
Kể từ khi nhà phát minh Nicola Tesla có thể phóng điện ra mọi hướng bằng cuộn dây của mình vào năm 1891, các nhà khoa học đã nghĩ ra cách truyền năng lượng trong không khí.
Giấc mơ của họ là sạc điện thoại hoặc máy tính xách tay, hay thậm chí là một thiết bị chăm sóc sức khỏe như máy điều hòa nhịp tim mà không cần dây hay phích cắm. Vấn đề là làm thế nào để dòng điện tìm được mục tiêu đã định và làm cho mục tiêu đó hấp thụ dòng điện thay vì chỉ phản xạ lại vào không khí, đặc biệt là không gây nguy hiểm cho ai trên đường đi của nó.
Ngày nay, bạn có thể sạc điện thoại thông minh mà không cần tới dây nối bằng cách đặt nó gần một trạm sạc. Nhưng khả năng truyền điện không dây tầm xa từ bên này sang bên kia căn phòng hoặc thậm chí qua một tòa nhà vẫn đang trong quá trình thực hiện.
Một số phương pháp đã thành công nhưng không hiệu quả và việc có các chùm điện từ tập trung bay trong không khí là điều đáng lo ngại.
Công trình mới do Giáo sư Vật lý Steven Anlage của ĐH Maryland, thuộc Trung tâm Vật liệu Lượng tử (QMC) đứng đầu. Ông cũng là đồng tác giả của bài báo được xuất bản gần đây trên tạp chí Nature Communications.
“Khái niệm anti-laser là khái niệm ban đầu về sự hấp thụ hoàn hảo nhất quán (CPA)” – ông nói: “Một trong những công việc của chúng tôi đã chỉ ra rằng đây không phải là cách chung nhất để tư duy về nó. Chúng tôi đã xác định các cách để đạt được CPA vốn linh hoạt và thực tế hơn, đưa nó gần hơn với những ứng dụng thực tế”.
Quá trình sạc điện thoại siêu tốc từ xa có thể được thực hiện nhờ bản nâng cấp của một anti-laser vốn hoạt động ngược lại với tia laser. Tia laser phóng ra các dòng chảy photon cùng màu nhau. Các photon bay trong không khí, nối tiếp nhau. Anti-laser làm điều ngược lại khi hấp thụ các photon này.
Vấn đề ở chỗ, cách duy nhất có thể thực hiện điều này là sử dụng một chùm photon hẹp và tập trung trong một không gian trống, nếu không các photon sẽ phân tán hỗn loạn và không bao giờ đến được thiết bị hấp thụ.
Truyền điện trong môi trường “khó”
GS Steven Anlage cho biết: “Chúng tôi muốn thấy hiệu ứng này trong một môi trường hoàn toàn chung, không có ràng buộc. Chúng tôi muốn một loại môi trường ngẫu nhiên, tùy ý, phức tạp và làm cho sự hấp thụ hoàn hảo xảy ra trong những hoàn cảnh thực sự khắt khe đó. Đó là động lực của chúng tôi và chúng tôi đã làm được”.
CPA xảy ra khi tất cả bức xạ đi tới được hấp thụ bởi một thứ gì đó ở đầu bên kia. Điều này có khả năng làm được nhiều hơn so với việc chỉ sạc điện thoại hay bất kỳ thiết bị nào khác trong phòng. Nó có thể nâng cấp viễn thông, thúc đẩy chiến tranh điện từ mặc dù các trận chiến ngoài không gian như phim “Chiến tranh giữa các vì sao”.
Nhà vật lý Anglange và nhóm của ông đã làm được điều mà trước kia người ta cho là không thể bằng cách thiết kế một chất hấp thụ có thể thu gần như toàn bộ bức xạ từ một khoảng cách xa, ngay cả trong một căn phòng lộn xộn.
“Một điều thú vị về CPA là các sóng tự tìm đến thiết bị hấp thụ mà không cần bất kỳ tính toán hay chỉ đạo nào từ con người loại trừ việc tạo ra điều kiện cho CPA”, ông nói.
Các điều kiện để CPA tự xảy ra phải được xác định để lập trình ra thứ tương tự. Thay vì tạo ra một cơ chế để các photon đi tới thiết bị hấp thụ theo đường thẳng, ông Anglange và đồng sự cho phép hiện tượng này xảy ra, giúp chúng có thể tìm được con đường tối ưu để các photon đi tới đầu đối diện.
Phương pháp của họ cho phép năng lượng từ một nguồn khuếch tán hơn nhưng vẫn có thể được hấp thụ. Họ thiết lập một mớ dây và hộp – nơi sóng điện từ được cho là sẽ đi qua – và bảo đảm rằng nó bị rối tung ở mức cao nhất có thể. Trong mớ dây rối tinh này có một thiết bị hấp thụ. Việc truyền các loại vi sóng khác nhau qua những dây dẫn rối này sẽ cho thấy loại nào có thể chuyển tới thiết bị hấp thụ tốt nhất.
Các vi sóng được xác định là hiệu quả nhất có tới 99,999% photon bị hút vào thiết bị hấp thụ. Lập lại thí nghiệm này một lần nữa trong môi trường không dây cũng chứng minh hiệu quả tương tự. Tuy nhiên, điều này sẽ không thể đạt được nếu được thử với laser và anti-laser thông thường.
Mặc dù kỹ thuật này cho thấy nhiều hứa hẹn, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi các văn phòng không dây ra đời. Ông Anlange cho biết đây là công nghệ khá phức tạp nên ít có người tham gia thực hiện. Tuy nhiên, ông và nhóm vẫn tiếp tục phát triển nó và cố gắng có được bằng sáng chế.
