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新宝6创造奇迹登录新型纳米技术设备提供类似猫的“听觉”

2020-03-10 14:14运营 人已围观

简介----- 406 新型纳米技术设备提供类似猫的“听觉” 原子薄的鼓皮纳米机电谐振器(由mos2半导体晶体的原子层制成)的运动的超灵敏光学询问的图示 凯斯西储大学(case western reserve univer...

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406

新型纳米技术设备提供类似猫的“听觉”

原子薄的鼓皮纳米机电谐振器(由mos2半导体晶体的原子层制成)的运动的超灵敏光学询问的图示

凯斯西储大学(case western reserve university)的研究人员正在开发原子薄的鼓皮,这种鼓皮能够在远远超过人耳所能听到的射频范围内接收和发送信号

但是鼓皮的体积比人的鼓膜小几十万亿倍(十个后跟十二个零),而鼓膜则薄十万倍

这些进展可能将有助于使下一代超低功耗通信和传感设备变得更小,并具有更大的检测和调谐范围

电气工程和计算机科学副教授,通讯作者菲利普·冯(philip feng)在3月30日发表在《科学进展》(science advances)杂志上的有关该论文的论文中说,传感和通信是连接世界的关键

在最近的几十年中,我们已经与高度小型化的设备和系统建立了联系,并且我们一直在寻求缩小这些设备的尺寸

小型化的挑战:对于声音,振动和无线电波等小信号,还要实现更大的动态检测范围

人,其他动物和原子薄的鼓皮的鼓膜的动态范围和频带的比较

最后,我们需要能够处理信号而又不会在信号上限(未失真信号的最高级别)和本底噪声(可检测的最低级别)上丢失或损害信息的传感器

研究人员说,尽管这项工作并非针对当前市场上的特定设备,但它专注于测量,限制和缩放,这对于基本上所有换能器而言都是重要的

这些换能器可能会在未来十年内开发出来,但是到目前为止,feng和他的团队已经证明了其关键组件原子层鼓面或共振器的功能,并且规模最小

该作品代表了此类振动传感器的最高动态范围报道

迄今为止,该范围仅是通过以更低的频率(例如人耳膜)工作的更大的换能器来实现的

冯说,我们所做的是显示出一些最终最小化的原子薄的机电式鼓面谐振器可以在高达120mhz的射频(rf)上提供非常宽的动态范围,高达〜110db

rf的这些新宝6登录网址动态范围可与音频波段中人类听力能力的广泛动态范围相媲美

新的动态标准

冯说,从动物自然发生的感觉功能到工程学中的复杂设备,所有感觉系统的关键都是所需的动态范围

动态范围是信号上限与本底噪声之间的比率,通常以分贝(db)为单位进行测量

人耳膜通常在10hz至10khz的范围内具有约60至100db的动态范围,在此频率范围之外,我们的听力会迅速下降

其他动物,例如普通的家猫或白鲸(参见插图),在更高的频段上可以具有相当甚至更大的动态范围

feng和他的团队开发的振动纳米级鼓面由半导体晶体的原子层(单层,双层,三层和四层mos2薄片,厚度分别为0.7、1.4、2.1和2.8纳米)制成,具有直径仅约1微米

他们通过将大块半导体晶体中的单个原子层剥落,并结合使用纳米制造和微处理技术,将原子层悬挂在硅晶片上预先定义的微腔上,然后与器件进行电接触,来构造它们

此外,在case western reserve进行测试的这些原子薄的rf谐振器显示出出色的频率可调性,这意味着可以通过使用静电力拉伸鼓面膜来操纵其音调,这类似于管弦乐队中大型乐器的音调

研究还表明,这些难以置信的小鼓面仅需要皮瓦(pw,10 ^ -12瓦)到纳瓦(nw,10 ^ -9瓦)级的rf功率即可维持其高频振荡

宣威市合盛渔业有限公司

feng说,它们不仅具有如此小体积和质量的超大动态范围,而且还是节能且非常安静的设备,我们非常仔细地聆听它们,并与他们温和地交谈

这些论文的合著者是:凯斯西储大学博士后研究助理jaesung lee;王增辉(max zenghui wang),现任中国电子科技大学(uestc)的前研究员

何克亮,前物理学研究生,现在是nvidia的高级工程师

杨瑞(rui yang),前研究生,现在是斯坦福大学的博士后;以及来自康奈尔大学(corn western university)凯斯西储大学(case western reserve)的前物理学教授杰山(jie shan)

这项工作得到了美国国家工程院grainger基金会工程前沿奖(授予:foe 2013-005)和美国国家科学基金会职业奖(授予:eccs-1454570)的资助

出版物:jaesung lee等人,具有宽动态范围的电可调单层和多层mos2纳米机电系统,《科学进展》,2018年3月30日:第一卷

4,没有 3,eaao6653;

宣威市合盛渔业有限公司综合报道

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