Микроантенны для интерфейса мозг-компьютер

29.08.2017

Ученые из Северо-Восточного университета в Бостоне (США), под руководством инженера и материаловеда Няна Сана (Nian Sun) создали микроантенны, которые на несколько порядков миниатюрнее и эффективнее традиционных антенн.

Антенны получают информацию в виде электромагнитных волн, которые они преобразуют в переменное электрическое напряжение. Согласно законам физики, для этого размер антенны должен примерно соответствовать длине электромагнитной волны - иными словами они должны быть довольно большими. С другой стороны, антенна может резонировать также и в ответ на акустические волны той же частоты, длина которых гораздо меньше. Именно эту "лазейку" использовали Сан с коллегами.

Изобретенная ими антенна покрыта снаружи слоем пьезомагнитного материала, который расширяется и сокращается в зависимости от состояния магнитного поля. Таким образом он переводит электромагнитные колебания в звуковые. Затем следующий слой пьезоэлектрического материала переводит эти колебания в переменный электрический ток. При отправке сигнала все происходит в обратном порядке. Таким образом, антенна фактически воспринимает и отправляет звуковые колебания - и поэтому может иметь примерно в 1000 раз меньшие размеры, чем традиционная.

Авторы статьи создали два типа антенн, основанных на этом принципе. Первый, с круглой мембраной, работает в гигагерцовом диапазоне, которым пользуется, в том числе, технология Wi-Fi. Второй, с прямоугольной мембраной - для мегагерцового диапазона, используемого ТВ и радио. В экспериментах с новыми антеннами, они принимали и отправляли сигнал частотой 2,5 гГц примерно в 100 тыс. раз эффективнее обычных антенн.

По словам ведущего автора исследования, главной трудностью при конструировании было найти пьезомагнитный материал с нужными характеристиками - в итоге был выбран набор из железа, галлия и бора - и произвести его в нужном качестве.

Разработка как минимум может открыть дорогу к созданию более компактных и мощных приборов - от мобильных телефонов до спутников. В перспективе возможно также использование новых миниатюрных передатчиков в бурно развивающемся "интернете вещей". Широкие перспективы открываются для медицины - миниатюрные передатчики смогут проникнуть в любую ткань или сосуд, чтобы снять данные на месте и отправить их врачу. Теоретически возможны также мозговые импланты для создания интерфейса "мозг-компьютер" - чтобы мы смогли управлять вещами силой мысли напрямую.

<< Назад: Настольная акустическая система Logitech MX Sound 30.08.2017

>> Вперед: Подводный квантовый коммуникационный канал 29.08.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Кровь пингвина 11.12.2008 Императорские пингвины ныряют за рыбой на большую глубину и могут пробыть под водой до 23 минут. Американские орнитологи вживили в кровеносные сосуды нескольких пингвинов миниатюрные датчики, измеряющие содержание кислорода в крови. Оказалось, что после долгого пребывания птицы под водой оно в четыре раза меньше, чем тот критический уровень кислорода, при котором человек теряет сознание. Многие органы тела могут довольно долго жить без кислорода, но мозг не выдерживает длительного кислородного голодания. Как же переносит его пингвин? Видимо, дело в том, что в клетках мозга пингвина содержатся два особых белка, запасающих кислород, - нейроглобин и цитоглобин. Они известны и у млекопитающих, особенно ныряющих - выдр и дельфинов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026