Uusia monipuolisia mittaustekniikoita

Osakan yliopiston SANKENin (The Institute of Scientific and Industrial Research) tutkijat ovat löytäneet yksinkertaisen ja tyylikkään tavan mitata painetta ja kiihtyvyyttä samalla laitteella.

Tiimi loi monitoimisen rakenteen, joka voi mitata sekä kiihtyvyyttä että painetta. Tähän asti molempien fyysisten suureiden mittaamiseen tarvittiin kaksi erillistä anturia; niiden yhdistäminen yhdeksi laitteeksi säästää kustannuksia ja yksinkertaistaa valmistusta.

Pietsosähköiset materiaalit synnyttävät sähkövarauksen vasteena mekaaniselle stimulaatiolle. Esimerkiksi auton kiihtyvyysanturi voi havaita äkillisen pysähdyksen, jota voitaisiin käyttää turvatyynyn laukaisuun.

Toinen anturityyppi, kapasitiivinen anturi, havaitsee sähkövarauksen; tätä voidaan käyttää paineen havaitsemiseen esimerkiksi lääketieteellisissä laitteissa.

"Tähän asti valtavirran elektroniikka on käyttänyt multimodaalisia laitteita erilaisten fyysisten suureiden, kuten paineen ja kiihtyvyyden, havainnointiin", kertoo tutkimuksen johtava kirjoittaja Yuki Noda. "Nämä on varustettu useilla antureilla, ja voi olla haastavaa saada nämä anturit toimimaan harmonisesti, koska ne käyttävät erilaisia mittausperiaatteita."

Tutkimusryhmä tutki tarkasti pietsosähköisten materiaalien ominaisuuksia ja löysi tavan mitata sekä kiihtyvyyttä että painetta yhdellä mallilla ja menetelmällä. Lisäksi tiimin uusi laite voidaan valmistaa huoneenlämmössä edullisista materiaaleista.

Toinen Osakan yliopiston vetämä tutkimusryhmä ilmoitti, että he ovat onnistuneesti syntetisoineet ultraohuen vanadiinikalvon joustavalla alustalla ja tavalla, joka säilyttää kalvon sähköiset ominaisuudet.

Vanadiinidioksidi tunnetaan kyvystään siirtyä johteen ja eristeen välillä lähes huoneenlämpötilassa. Tämä faasimuutos tukee älykästä ja mukautuvaa elektroniikkaa, joka voi mukautua ympäristöönsä reaaliajassa. Mutta vanadiinidioksidikalvojen ohuudella on rajansa, koska materiaalin tekeminen liian pieneksi vaikuttaa sen kykyyn johtaa tai eristää sähköä.

Erityisesti tämä tulee esiin jos kalvo asetetaan kovalle alustalle mutta nyt tutkijat keksivät asettaa sen kaksiulotteisille kuusikulmaisille boorinitridikiteille (hBN); hBN on erittäin stabiili pehmeä materiaali, jolla ei ole vahvoja sidoksia oksideihin eikä se siten rasita kalvoa liikaa tai pilaa sen herkkää rakennetta.

"Tämä löytö parantaa merkittävästi kykyämme manipuloida kvanttimateriaaleja käytännön tavoilla", Yu sanoo. "Olemme saaneet siirtymäprosessin hallinnan uudelle tasolle, mikä tarkoittaa, että voimme nyt räätälöidä nämä materiaalit tiettyihin sovelluksiin, kuten antureihin ja joustavaan elektroniikkaan."

Aiheista aiemmin:

Nanokielet voivat väristä lähes ikuisesti

Sirutason kiihtyvyysmittaus vailla vertaa

Verenpaineen mittausta E-tatuoinnilla