Ett japanskt forskargrupp klargjorde den mikroskopiska mekanismen där amorf kiseldioxid blir negativt laddad som en vibrationsenhet skördare, som förväntas uppnå självkraftsproduktion utan laddning, eftersom det behövs för IoT som väcker uppmärksamhet de senaste åren med sina "biljoner sensorer" som skapar ett storskaligt nätverk av sensorer. Till skillnad från vindkraft och solenergiproduktion, vibrationskraftsproduktion, som använder naturlig vibration för kraftproduktion, påverkas inte av vädret.

Vibrationsenergiopptagare som använder kaliumjonelektret, som forskargruppen tidigare hade utvecklat, är av intresse eftersom det kan fungera semi-permanent. Kaliumjonelektret är en vibrationsenergiskördare som använder införandet av kaliumatomer i amorf kiseldioxid för att skapa en negativ laddning på den amorfa kiseldioxiden. Dock, dess mikroskopiska mekanism var okänd, vilket gör det svårt att förbättra sin prestanda.

Genom kvantmekanikberäkningar, forskargruppen upptäckte att när kaliumatomer sätts in i amorf kiseldioxid, elektroner tillhandahålls från kaliumatomen till kiselatomen. Detta gör att kiselatomen beter sig som en fosforatom. Kiselatomer bildar 5 kovalenta bindningar med syreatomer istället för de vanliga 4, skapa en SiO ₅ strukturera. De upptäckte att denna struktur är det som ackumulerar negativ laddning.

Detta resultat ger en designvägledning för att förbättra tillförlitligheten och livslängden för vibrationsenergiopptagare. Detta skulle möjliggöra sensorer som inte kräver laddning, att bli allmänt tillgänglig, och bidra till aktualisering av sakernas internet (IoT).