Нанорезонаторы помогут улучшить качество сотовой связи

Растущая загруженность радиоспектра ведет к прерыванию телефонных разговоров, частым сигналам «Занято», ухудшению качества связи и замедлению загрузки данных. Одним из способов борьбы с этой проблемой является создание систем, способных работать с более четко определенными каналами, так что в отведенном диапазоне частот их будет вмещаться больше. Чтобы реализовать это требуются более точные фильтры для сотовых телефонов и других радиоустройств, системы, которые отсекают шум и пропускают только сигналы с частотой, находящейся в определенных пределах.

Для этого подойдут так называемые наноэлектромеханические резонаторы, созданные коллективом инженеров Университета Пердью (штат Индиана). Они содержат в себе миниатюрный камертон – закрепленную на концах полоску кремния длиной 2 микрона и шириной 130 нм, которая вибрирует под действием приложенного к ней электрического напряжения.

Такие приспособления изготавливаются с применением стандартных методов массового полупроводникового производства КМОП и SOI, при этом выход исправных резонаторов составляет практически 100%. В то же время, из-за небольших вариаций производственного процесса на наноуровне, все выпускаемые устройства имеют немного различающиеся частоты. Поэтому, особенно важным достоинством таких резонаторов является простота их тонкой подстройки – добиваться этого, например, с транзисторными фильтрами представляет собой значительно более сложную задачу.

В статье, опубликованной в онлайновом журнале IEEE Transactions on Nanotechnology, показано, что такие наноэлектромеханические устройства (NEMS) не только в сотни и тысячи раз более компактны, но и работают эффективнее их микро-аналогов (MEMS). Повышенная чувствительность позволяет применить их в датчиках, отслеживающих по изменению частоты вибрации, попадание мельчайших частиц на кремниевый резонатор. Подобные сенсоры, обнаруживающие и измеряющие присутствие определенных белков или ДНК в жидкостях, газах и воздухе могут применяться в анализаторах дыхания, системах контроля качества пищи и воды, средствах обеспечения гражданской безопасности.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365