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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Модуль памяти DDR5-4400 06.05.2018 Компании Cadence и Micron совместно создали первый в мире работоспособный модуль памяти DDR5-4400. В прототипе используются компоненты DRAM плотностью 8 Гбит производства Micron, контроллер памяти DDR5 и микросхемы интерфейса физического уровня, разработанные Cadence и изготовленные TSMC по нормам 7 нм. Новые микросхемы DRAM по эффективной частоте примерно на 37,5% превосходят самую быструю память DDR4, доступную на рынке. При этом источник уточняет, что разработчики делают упор не на скорости, а на увеличении объема за счет использования DDR5. Предполагается, что стандарт DDR5 упростит производство чипов плотностью 16 Гбит и многослойную компоновку. Переход к более тонким нормам техпроцесса необходим для снижения задержек, которые становятся слишком большими, если изготавливать кристаллы плотностью 16 Гбит по нормам 1X нм. Даже в случае описываемого прототипа значение CAS равно 42. Напряжение питания 1,1 В тоже является зримым преимуществом DDR5 над DDR4. В Cadence ожидают, что системы с памятью DDR5 появятся на рынке в будущем году. Скорее всего, это будут серверы. За модулями DDR5-4400 последуют модули DDR5-6400, но до начала действительно широкого внедрения DDR5 пройдет еще два года. Стандарт DDR5 пока даже не принят. Его утверждение JEDEC ожидается этим летом. Между тем, в планах Cadence - разработка IP-ядер для памяти LPDDR5 и HBM.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025