Ученые превратили кактус в широкополосную антенну

Редакции Russian Traveler рассказали о необычном исследовании российских физиков и их зарубежных коллег.

В лесу мы часто наблюдаем, что сигнал Wi-Fi становится более слабым. Ограничения, которые растения накладывают на работу радиочастотных приемопередающих систем, решили исследовать ученые МФТИ и Тель-Авивского университета. В результате они пришли к неожиданному выводу: растения могут не только ограничивать сигнал, но и напротив, благодаря высокой концентрации воды, выступать в качестве элементов диэлектрической резонансной антенны.

«В начале проекта перед нами стояло как минимум две задачи: повышение урожайности с использованием электродинамических свойств растений и применение изученных электродинамических характеристик для улучшения Wi-Fi-связи в лесных массивах. Для этого необходимо было понять, в какие цепочки и связи выстраиваются жидкости в капиллярах растений. 

У живой системы разные электродинамические параметры. Изучая их с помощью методов СВЧ, мы отслеживаем динамику роста растений и можем наметить грамотный и своевременный уход», — рассказывает Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.

Ученые исследовали, когда листья могут стать электромагнитными резонансными структурами и поглощать или переизлучать энергию. Им удалось найти взаимосвязь между ростом растения и его способностью улучшать или ухудшать Wi-Fi связь.

Высокая доля воды внутри растительности вызывает множественные электромагнитные резонансы. Например, стебли кактуса nopal, который исследовали ученые, почти на 75–85% состоят из воды, что и позволило использовать его в качестве естественной широкополосной всенаправленной антенны, работающей в нескольких диапазонах связи Wi-Fi от 900 МГц до 7,7 ГГц.

Ученые математически описали, как устроены поле и резонансы у стебля, подключили к  нему источник, и кактус начал генерировать электромагнитное излучение. 

Дальнейшие исследования растений как функциональных электромагнитных элементов могут внести свой вклад в общее направление экологически чистых многофункциональных устройств, способствуя развитию зеленых технологий.