Een Japans onderzoeksteam heeft het microscopische mechanisme opgehelderd waarin amorf silica negatief wordt geladen als een trillingsenergie-oogster, waarvan wordt verwacht dat het zichzelf opwekt zonder opladen, omdat het nodig is voor IoT dat de laatste jaren de aandacht trekt met zijn 'biljoen sensoren' die een grootschalig netwerk van sensoren creëren. In tegenstelling tot windenergie en zonne-energie, vibrerende energieopwekking, die natuurlijke trillingen gebruikt voor energieopwekking, wordt niet beïnvloed door het weer.

Trillingsenergie oogstmachines die gebruik maken van kaliumion elektreet, die de onderzoeksgroep eerder had ontwikkeld, is interessant omdat het semi-permanent kan werken. De kaliumion-electret is een vibrerende energieoogster die de introductie van kaliumatomen in amorf silica gebruikt om een ​​negatieve lading op de amorfe silica te creëren. Echter, het microscopische mechanisme was onbekend, waardoor het moeilijk is om de prestaties te verbeteren.

Door kwantummechanica berekeningen, ontdekte de onderzoeksgroep dat wanneer kaliumatomen in amorf silica worden ingebracht, elektronen worden geleverd van het kaliumatoom naar het siliciumatoom. Hierdoor gedraagt ​​het siliciumatoom zich als een fosforatoom. Siliciumatomen vormen 5 covalente bindingen met zuurstofatomen in plaats van de gebruikelijke 4. een SiO . maken ₅ structuur. Ze ontdekten dat deze structuur de negatieve lading accumuleert.

Dit resultaat biedt een ontwerprichtlijn voor het verbeteren van de betrouwbaarheid en levensduur van vibrationele energieoogsters. Hierdoor zouden sensoren die niet hoeven te worden opgeladen, algemeen beschikbaar worden, en bijdragen aan de actualisering van het internet der dingen (IoT).