Nanoresonadores puede mejorar el rendimiento del teléfono celular

Nanoresonadores' puede mejorar el rendimiento del teléfono celular

Esta imagen de un microscopio electrónico de barrido muestra un pequeño dispositivo mecánico, una nanoresonator electrostático accionado, que podría aliviar la congestión en las ondas radiales para mejorar el rendimiento de los teléfonos celulares y otros dispositivos portátiles.

West Lafayette, Ind. - Los investigadores han aprendido a producir en masa dispositivos mecánicos diminutos que podrían ayudar a los usuarios de teléfonos celulares evitar la molestia de llamadas caídas y descargas lentas. Los dispositivos están diseñados para aliviar la congestión en las ondas radiales para mejorar el rendimiento de los teléfonos celulares y otros dispositivos portátiles.

"No hay espectro suficiente para dar cuenta de dispositivo portátil de mano de todos", dijo Jeffrey Rhoads , profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue.

Los resultados se siga la interrupción de llamadas, señales de ocupado y de calidad llamada degradado y descargas más lentas. Para contrarrestar el problema, la industria está tratando de construir sistemas que operan con canales más claramente definidos a fin de que más de ellos pueden caber dentro del ancho de banda disponible.

"Para hacer que usted necesita filtros más precisos para los teléfonos celulares y otros dispositivos de radio, sistemas que rechazan el ruido y permiten que las señales sólo cerca de una frecuencia dada a pasar", dijo Saeed Mohammadi, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática que está trabajando con Rhoads , el estudiante de doctorado Hossein Pajouhi y otros investigadores.

El equipo de Purdue ha creado dispositivos llamados resonadores nanoelectromecánicos, que contienen un haz pequeño de silicio que vibra cuando se aplica tensión. Los investigadores han demostrado que los nuevos dispositivos se producen con un rendimiento de casi el 100 por ciento, es decir, casi la totalidad de los dispositivos creados en obleas de silicio se han encontrado para funcionar correctamente.

"No estamos inventando una nueva tecnología, estamos haciendo uso de un proceso que es susceptible de fabricación a gran escala, que supera uno de los mayores obstáculos para el uso comercial generalizado de estos dispositivos", dijo Rhoads.

Los resultados se detallan en un documento de investigación que aparece en línea en la revista IEEE Transactions on Nanotecnología . El documento fue escrito por estudiantes de doctorado Lin Yu y Pajouhi, Rhoads, Mohammadi, y el estudiante graduado Molly Nelis.

Además de su uso como filtros futuros de telefonía celular, tales nanoresonadores también podría ser utilizado para química avanzada y sensores biológicos en aplicaciones médicas y de defensa patria-y, posiblemente, como componentes de ordenadores y electrónica.

Los dispositivos se crean utilizando silicio sobre aislante, o SOI, fabricación - el mismo método utilizado por la industria para la fabricación de otros dispositivos electrónicos. Los resonadores pueden ser fácilmente integrados en los circuitos electrónicos y sistemas de SOI porque es compatible con complementario de metal-óxido-semiconductor tecnología, o CMOS, otro de los ejes de la electrónica de fabricación utilizado para la fabricación de chips de ordenador.

Los resonadores están en una clase de dispositivos llamados sistemas nanoelectromecánicos, o NEMS.

El nuevo dispositivo se dice que es "altamente sintonizable", lo que significa que podría permitir a los investigadores a superar las inconsistencias de fabricación que son comunes en los dispositivos a nanoescala.

"Debido a las diferencias de fabricación, no hay dos dispositivos a nanoescala realizar la laminación mismo lado de la cadena de montaje", dijo Rhoads. "Usted debe ser capaz de sintonizar después de su transformación, lo que podemos hacer con estos dispositivos".

El corazón del dispositivo es un haz de silicio unido a dos extremos. El rayo, que vibra en el centro como una cuerda de saltar, se trata de dos micrones de largo y 130 nanómetros de ancho, o alrededor de 1.000 veces más finos que un cabello humano. La aplicación de corriente alterna a la viga hace que vibre de forma selectiva de lado a lado o de arriba a abajo y también permite que el haz puede ajustar con precisión, o sintonizado.

Los nanoresonadores, se mostró a controlar sus frecuencias de vibración mejor que otros resonadores. Los dispositivos pueden reemplazar componentes electrónicos para lograr un mayor rendimiento y un menor consumo de energía.

"Un ejemplo claro es un filtro sintonizable", dijo Mohammadi. "Es muy difícil hacer un buen filtro sintonizable con transistores, bobinas y otros componentes electrónicos, sino un resonador nanomecánicos simple puede hacer el trabajo con un rendimiento mucho mejor y en una fracción de la energía".

No sólo son más eficientes que sus equivalentes electrónicos, dijo, pero también son más compactos.

"Debido a que los dispositivos son pequeños y la fabricación tiene casi un 100 por ciento de rendimiento, podemos embalar millones de estos dispositivos en un chip pequeño si tenemos que hacerlo", dijo Mohammadi. "Es demasiado pronto para saber exactamente cómo se van a encontrar aplicación en la informática, pero ya que puede hacer que estos dispositivos mecánicos diminutos tan fácilmente como los transistores, deberíamos ser capaces de mezclar y combinar entre sí y también con los transistores con el fin de lograr objetivos específicos funciones. No sólo puede ponerlos de lado a lado con el equipo estándar y chips electrónicos, pero tienden a trabajar con cerca de 100 por ciento de confiabilidad. "

Los nuevos resonadores podría proporcionar un rendimiento superior al anterior MEMS, o sistemas microelectromecánicos.

En la detección de aplicación, el diseño permite a los investigadores medir con precisión la frecuencia del haz de oscilación, que cambia cuando una tierras de partículas en ella. El análisis de este cambio de frecuencia permite a los investigadores para medir masas minutos.Sensores similares se utilizan actualmente para investigar cuestiones científicas fundamentales. Sin embargo, los recientes avances pueden permitir una detección confiable con dispositivos portátiles, lo que abre una amplia gama de aplicaciones potenciales, dijo Rhoads.

Tales sensores son prometedores en la detección y medición de los componentes, tales como ciertas proteínas o de ADN para pruebas biológicas en los líquidos, gases y el aire, y el NEMS podría encontrar aplicaciones en analizadores de aliento, industriales y de procesamiento de alimentos, la seguridad nacional y la defensa, y la comida y el agua monitoreo de la calidad.

"Cuanto más pequeño sea el sistema, menor es la masa se puede medir", dijo Rhoads. "La mayoría de los sensores de despliegue sobre el terreno que hemos visto en el pasado se han basado en las tecnologías de microescala, por lo que este habría cientos o miles de veces más pequeño, lo que significa que con el tiempo debe ser capaz de medir las cosas mucho más pequeñas."

Los investigadores han presentado una solicitud de patente para el concepto. La investigación está financiada por la Fundación Nacional de Ciencia.