Los ingenieros de UCLA Samueli han desarrollado una nueva herramienta para modelar cómo los materiales magnéticos, que se utilizan en teléfonos inteligentes y otros dispositivos de comunicación, interactúan con las señales de radio entrantes que transportan datos. Predice con precisión estas interacciones hasta las escalas nanométricas necesarias para construir el estado-tecnologías de comunicación de vanguardia.
La herramienta permite a los ingenieros diseñar nuevas clases de componentes basados en radiofrecuencia que pueden transportar grandes cantidades de datos más rápidamente y con menos interferencia de ruido. Los casos de uso futuros incluyen teléfonos inteligentes para dispositivos de monitoreo de salud implantables.
Los materiales magnéticos se pueden atraer o repeler entre sí en función de su orientación polar: los extremos positivo y negativo se atraen entre sí, mientras que dos positivos o dos negativos se repelen. Cuando una señal electromagnética como una onda de radio pasa a través de dichos materiales, actúa un material magnéticocomo un portero, dejando entrar las señales que se desean, pero excluyendo a otras. También pueden amplificar la señal o amortiguar la velocidad y la fuerza de la señal.
Los ingenieros han usado estos efectos tipo gatekeeper, llamados "interacciones material-onda", para hacer dispositivos utilizados en tecnologías de comunicación durante décadas. Por ejemplo, estos incluyen circuladores que envían señales en direcciones específicas o limitadores selectivos de frecuencia que reducen el ruidosuprimiendo la fuerza de las señales no deseadas.
Las herramientas de diseño actuales no son lo suficientemente completas y precisas para capturar la imagen completa del magnetismo en sistemas dinámicos, como dispositivos implantables. Las herramientas también tienen límites en el diseño de la electrónica de consumo.
"Nuestra nueva herramienta computacional aborda estos problemas al dar a los diseñadores de electrónica un camino claro para descubrir cómo se utilizarían mejor los materiales potenciales en dispositivos de comunicaciones", dijo Yuanxun "Ethan" Wang, profesor de ingeniería eléctrica e informática que dirigió la investigación"Conecte las características de la onda y el material magnético, y los usuarios pueden modelar fácilmente los efectos a nanoescala de manera rápida y precisa. Hasta donde sabemos, este conjunto de modelos es el primero en incorporar toda la física crítica necesaria para predecir el comportamiento dinámico".
El estudio fue publicado en la edición impresa de junio de 2018 de Transacciones IEEE sobre teoría y técnicas de microondas .
La herramienta computacional se basa en un método que resuelve conjuntamente las conocidas ecuaciones de Maxwell, que describen cómo funcionan la electricidad y el magnetismo y la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert, que describe cómo se mueve la magnetización dentro de un objeto sólido.
El autor principal del estudio, Zhi Yao, es un erudito postdoctoral en el laboratorio de Wang. Los coautores son Rustu Umut Tok, un erudito posdoctoral en el laboratorio de Wang, y Tatsuo Itoh, un distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática en UCLA y la cátedra Northrop Grummanen Ingeniería Eléctrica. Itoh también es co-asesor de Yao.
El equipo está trabajando para mejorar la herramienta para dar cuenta de múltiples tipos de materiales magnéticos y no magnéticos. Estas mejoras podrían llevarlo a convertirse en un "solucionador universal", capaz de dar cuenta de cualquier tipo de onda electromagnética que interactúe con cualquier tipo dematerial.
El grupo de investigación de Wang recibió recientemente una subvención de $ 2.4 millones de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa para expandir la capacidad de modelado de la herramienta para incluir propiedades de material adicionales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :