Une équipe de recherche japonaise a élucidé le mécanisme microscopique dans lequel la silice amorphe se charge négativement en tant que récupérateur d'énergie vibratoire, qui est prévu pour réaliser l'auto-production d'énergie sans charge, car il est nécessaire pour l'IoT qui a attiré l'attention ces dernières années avec ses « billions de capteurs » qui créent un réseau de capteurs à grande échelle. Contrairement à l'énergie éolienne et à la production d'énergie solaire, production d'énergie vibratoire, qui utilise les vibrations naturelles pour la production d'électricité, n'est pas affecté par la météo.

Récupérateurs d'énergie vibratoire utilisant un électret d'ions potassium, que le groupe de recherche avait précédemment développé, est intéressant car il peut fonctionner en semi-permanence. L'électret d'ions potassium est un récupérateur d'énergie vibratoire qui utilise l'introduction d'atomes de potassium dans la silice amorphe pour créer une charge négative sur la silice amorphe. Cependant, son mécanisme microscopique était inconnu, rendant difficile l'amélioration de ses performances.

Par des calculs de mécanique quantique, le groupe de recherche a découvert que lorsque des atomes de potassium sont insérés dans de la silice amorphe, les électrons sont fournis de l'atome de potassium à l'atome de silicium. Cela amène l'atome de silicium à se comporter comme un atome de phosphore. Les atomes de silicium forment 5 liaisons covalentes avec les atomes d'oxygène au lieu des 4 habituels, créer un SiO 5 structure. Ils ont découvert que cette structure est ce qui accumule les charges négatives.

Ce résultat fournit une orientation de conception vers l'amélioration de la fiabilité et de la longévité des récupérateurs d'énergie vibratoire. Cela permettrait aux capteurs qui ne nécessitent pas de charge, devenir largement disponible, et contribuer à l'actualisation de l'Internet des objets (IoT).