Nanocables funcionales para sintonización de frecuencia rápida y sin electricidad

Científicos de la Universidad de Oxford y la Universidad de Pensilvania han descubierto un enfoque ultrarrápido y sin electricidad para la sintonización de frecuencia utilizando nanocables funcionales.

El estudio fue reportado en el comunicación de la naturaleza Diario.

Imagina una orquesta calentando antes de la actuación. El oboe comienza a tocar un tono A ideal con un rango de frecuencia de 440 Hz, mientras que todos los demás instrumentos tienden a ajustarse a esta frecuencia.

La tecnología de las telecomunicaciones se nutre de esta idea de relacionar las frecuencias de emisores y receptores. Esto es posible si ambos extremos del enlace de comunicación están sintonizados en el mismo canal de frecuencia.

En las colosales redes de comunicación actualmente disponibles, el potencial para sintetizar de manera confiable tantas frecuencias como sea posible y cambiar rápidamente de una a otra es primordial para una conectividad sostenida.

Investigadores de la Universidad de Oxford y la Universidad de Pensilvania han desarrollado nanocuerdas de vidrio de calcogenuro vibrante (telururo de germanio) que vibran a frecuencias predeterminadas de manera muy similar a las cuerdas de guitarra.

Para ajustar la frecuencia de estos resonadores, los científicos cambian la estructura atómica del material, lo que a su vez cambia la rigidez mecánica del propio material.

Esto difiere de los métodos actuales en los que las nanocuerdas se tensan mecánicamente de manera similar para afinar una guitarra usando las clavijas de afinación. Esto se traduce directamente en un mayor consumo de energía ya que los pines no son permanentes y requieren voltaje para mantener el voltaje.

Al cambiar la forma en que se unen los átomos en estos vidrios, podemos cambiar el módulo de Young en cuestión de nanosegundos. El módulo de Young es una medida de rigidez y afecta directamente la frecuencia a la que vibran las nanocuerdas..

Utku Emre Ali, Universidad de Oxford

Ali completó el estudio como parte de su doctorado.

El profesor Ritesh Agarwal, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania, que trabajó en el estudio, encontró un mecanismo especial en 2012 que cambiaba la estructura atómica de nuevos nanomateriales.

La idea de que nuestro trabajo fundamental en una demostración tan interesante pueda tener consecuencias más de 10 años después es una lección de humildad. Es fascinante ver cómo este concepto se extiende a las propiedades mecánicas y qué tan bien funciona..

Ritesh Agarwal, Profesor, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad de Pensilvania

El profesor Harish Bhaskaran del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, quien dirigió el estudio, explicó: «Este estudio crea un nuevo marco utilizando materiales funcionales cuya propiedad mecánica fundamental puede ser alterada por un impulso eléctrico. Esto es emocionante y esperamos que estimule un mayor desarrollo de nuevos materiales optimizados para tales aplicaciones..»

Además, los ingenieros evaluaron que su método podría funcionar millones de veces más eficazmente en comparación con los sintetizadores de frecuencia comerciales y permitir una afinación de 10 a 100 veces más rápida.

Dichos resultados iniciales pueden implicar tasas de datos más altas con baterías de mayor duración en el futuro, aunque mejorar las tasas de ciclabilidad y los métodos de lectura es fundamental para la comercialización.

Oxford Research: Sintonizador de frecuencia sin poderjuego