En la electrónica convencional, se dedica un gran esfuerzo a eliminar la resonancia estocástica SR, el siseo molesto que generalmente dificulta la detección de señales débiles y degrada el rendimiento general del dispositivo. Pero, ¿qué pasaría si hubiera una manera de explotar esto?¿Efecto para mejorar la transmisión de señal para una nueva generación de dispositivos, como sensores y procesadores informáticos de inspiración biológica cuyo diseño se basa en las redes neuronales del cerebro?
Los investigadores de la Universidad de Osaka en Japón están trabajando para lograr eso, utilizando nanotubos de carbono de pared simple SWNT. Crearon un dispositivo SR de red sumador que detecta señales subliminales, fabricadas para incluir un componente de ruido propio. Los investigadores informanhallazgos esta semana en la revista letras de física aplicada , de AIP Publishing.
"Las capacidades funcionales de nuestro dispositivo SR de red, que se basa en nanomateriales densos y explota el ruido espontáneo intrínseco a temperatura ambiente, ofrece una visión de los futuros dispositivos electrónicos bioinspirados", dijo Megumi Akai-Kasaya, profesora asistente en la Universidad de Osaka.
Los investigadores han sabido en las últimas décadas que algunos animales usan SR para mejorar la transmisión o detección de señales por debajo del umbral de detección. Los peces remo que viven en ríos fangosos, por ejemplo, pueden detectar y así alimentarse, solo el plancton más cercanocuando hay ruido eléctrico de fondo proveniente de otra masa de plancton. El ruido de fondo se usa para amplificar las señales del plancton cercano. Los cangrejos de río también usan SR, que es parte del ruido mecánico en el agua, para detectar movimientos sutiles de los depredadores.
También hay evidencia de que el cerebro humano usa SR en el procesamiento visual. Las señales de luz indetectables en el ojo derecho se pueden detectar mediante la adición de ruido al ojo izquierdo. Más recientemente, los investigadores han descubierto que agregar ruido aleatorio como SR, ende la manera correcta, los dispositivos electrónicos pueden aumentar la detectabilidad de las señales y la eficiencia de transmisión de la información.
Existen dos requisitos básicos para desarrollar un dispositivo electrónico basado en SR: un umbral de detección de señal y la presencia de ruido adicional. Para satisfacer estos requisitos en su dispositivo SWNT, el equipo de investigación creó una red SWNT en la que hasta 300 nanotubos de carbonose alinearon paralelos entre sí entre electrodos de cromo, lo que aumentó la capacidad de detección de señal.
Funcionaron los SWNT con moléculas de ácido fosfomolibódico PMo12, que pueden adsorberse firmemente en materiales de grafito, antes de secar el dispositivo en una placa caliente a 150 grados Celsius bajo presión atmosférica. La adsorción de las moléculas de PMo12 en los SWNT generó ruido adicional.
"Los SWNT pueden ser generadores de ruido espontáneo, debido a su alta sensibilidad a la perturbación de la superficie externa", dijo Akai-Kasaya. "Lo que encontramos es que la introducción de un disruptor adicional - adsorción molecular, y particularmente con la adsorción dePMo12: generó un tipo de ruido eléctrico grande y sintonizable, además del ruido ambiental común ".
El grupo probó 10 moléculas diferentes adsorbidas en los SWNT como generadores de ruido y descubrió que la combinación SWNT / PMo12 era más del doble de efectiva que las otras combinaciones funcionalizadas SWNT.
"Los SWNT ofrecen una ruta prometedora para realizar un dispositivo SR de red sumadora de tamaño pequeño que utiliza la fluctuación térmica molecular como fuente de ruido", dijo Akai-Kasaya.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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