Pienempi antenni – parempi mieli

(22.9.2017) Norteastern Unversityn tutkijat professori Nian Sunin johdolla ovat kehitelleet täysin uutta lähestymistapaa antennien suunnitteluun.

Kehitystyö antaa tutkijoille mahdollisuuden rakentaa antenneja, jotka ovat jopa tuhat kertaa pienempiä kuin tällä hetkellä käytettävissä olevat antennit.

Sähkömagneettisilla aalloilla on suhteellisen pitkä aallonpituus ja antennien on oltava tietyn kokoinen toimiakseen tehokkaasti sähkömagneettisen säteilyn parissa.

Niiden sijaan tutkijat suunnittelivat antennit akustiselle resonanssille. Niiden aallot ovat noin 10 tuhatta kertaa pienempiä kuin sähkömagneettiset aallot. Tämä tarkoittaa antennia, joka on yksi tai kaksi suuruusluokkaa pienempi kuin nykyisin saatavilla olevat kompakteimmat antennit.

Koska akustisella resonanssilla ja sähkömagneettisilla aalloilla on sama taajuus, uudet antennit toimisivat edelleen matkapuhelimissa ja muissa langattomissa viestintälaitteissa.

Teknisesti tutkijat toteuttivat nanomekaanisia magnetosähköisiä (ME) antenneja, joiden perustana on ripustettu ferromagneettinen/pietsosähköinen heterokalvo.

Vastaanotossa nämä antennit tunnistavat sähkömagneettisten aaltojen magneettikentät ja tuottavat pietsosähköisen antojännitteen. Lähetettäessä pietsomekaniikka stimuloivat ferromagneettiseen kalvoon magneettisia värähtelyjä ja sitä kautta sähkömagneettisia aaltoja.

Antenni voi olla niin pieni, koska akustiset aallot kulkevat kalvossaan hitaammin kuin vastaavat sähkömagneettiset aallot. Esimerkiksi yhden gigahertzin taajuinen aalto - joka liikkuu valonopeudella - kulkee sekunnissa 30 senttimetriä. Mutta ohutkalvon värähdellessä samalla taajuudella liikahdus on vain muutama sata nanometriä.

Pienillä antenneilla on suuria mahdollisuuksia paitsi esineiden Internetin laitteille ja mutta erityisesti biolääketieteessä. Professori Sun on myös bioteknisen tiedekunnan jäsen ja hänen mukaan eräs sovellus olisi neurokirurgiaan liittyvä antenni, joka voi tuntea neuronin käyttäytymistä syvällä aivoissa.

"Millimetrin tai jopa mikrometrin kooltaan oleva antenni tekisi biolääketieteellisen implantoinnin helpommaksi ja kudosvauriota olisi paljon vähemmän", toetaa Nian Sun.

Kirja antureista ja nanotekniikasta

Reaalimaailmaa tunnustellen – Nanoteknologia ja anturit -kirjan teemana ovat nanoteknologian mahdollistamat anturitekniikat, jotka lupailevat tulevaisuudessa yhä tarkempia mittauksia ympäristöstämme ja kehostamme

Tulevaisuudessa saamme ehkä käyttöön jopa Star Trek -elokuvasta tutun Tricorder-mittauslaitteen.

Kirjassa käsitellään myös tuotantoelämän tarpeita sillä yhä vähemmällä tehonkäytöllä toimivat anturit ovat omiaan vahvasti vauhdittuvalle Internet of Things –sovelluksille.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.

Kirjanen (68 sivua) ja sen e-kirja-versio on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta, erilaisista nettikirjakaupoista tai poikkeuksellisen hyvin varustetuista kirjakaupoista.


Aiemmat uutiset

Langaton runkoverkko millimetriaalloilla (21.09.2017)
Lancasterin yliopiston insinöörien johtama 2,9 miljoonan euron Euroopan unionin Horizon 2020 Ultrawave -hankkeen tavoitteena on rakentaa ensimmäistä kertaa tekniikoita..

Kohti litiumin jälkeisiä akkuja (20.09.2017)
Bathin yliopistossa kansainväliset tutkijat ovat ottaneet askeleen kohti uusia, ylivoimaisia litiumin jälkeisiä akkuja, joilla on erinomainen suorituskyky. Yksi..

Elektroninen iho ja hikistä sähköä (19.09.2017)
Houstonin yliopiston tutkijat kertovat venytettävästä elektroniikasta, joka voi toimia keinotekoisena ihona. Sen avulla robotin käsi voi tuntea eron kuuman ja kylmän..