拓扑绝缘体波导;柔软的触感逻辑;石墨烯健康监控。
拓扑绝缘体波导
工程师在宾夕法尼亚大学和米兰理工大学应用拓扑绝缘体光子芯片可重构波导。
在拓扑绝缘体中,带电粒子可以自由流动的材料的边缘,但不能通过内部。光子学,拓扑绝缘体的边缘,可以重新定义的复杂性意味着光子波导可以在给定的芯片可以最大化,节省空间。
“这可能产生重大影响在信息量大容量的应用程序,像5克,甚至6克,手机网络,”梁说,在宾夕法尼亚大学助理教授材料科学与工程和电气工程的部门和系统工程。“我们认为这可能是第一个拓扑绝缘体”的实际应用。
研究者的原型光子芯片是大约250微米的平方,和特性完全嵌合网格的椭圆环。“抽水”芯片与外部激光,针对改变个人的光子属性戒指,他们能够改变那些环构成波导的边界。
显微镜研究者的光子芯片的细节。(来源:宾夕法尼亚大学工程/宾夕法尼亚大学)
光子通过改变注入模式,朝着不同的方向可以彼此周围的路由,允许从多个数据包光子同时穿过芯片。
“我们可以定义边缘,光子可以从任何输入端口输出端口,甚至到多个输出,”冯说。“这意味着ports-to-footprint比率至少是两个数量级大于当前先进的光子路由器和交换机。”
“我们的系统也强劲对意想不到的缺陷,“汉赵,宾夕法尼亚大学研究生,指出。“如果一个戒指是被一粒灰尘,例如,破坏只是制作一套新的边缘,我们可以发送光子。”
系统仍然需要一个芯片外激光源改变波导的形状,使其没有可行的数据中心或其他商业应用。然而,团队将下一个解决以集成的方式创建一个快速重新配置计划。
柔软的触感逻辑
北卡州立大学和江南大学的研究人员设计了一个柔软的材料,可以感知和计算没有一个集中的处理器。研究人员称为“软触觉逻辑”,该系统可以在物质层面,做出决定,传感器接收输入。
“我们的方法的灵感来源于章鱼,一个集中的大脑,但在他们的手臂也有明显的神经结构。这就提出了一个可能性,手臂可以基于感官输入“做决定”,不直接指令的大脑,”教授迈克尔•迪克说在北卡州立大学化学和生物分子工程学。
团队的原型是由色素改变颜色在不同的温度下混合成软,可伸缩的硅胶。色素硅胶包含渠道,充满了金属液在室温下有效地创建一个软线神经系统。
紧迫或硅胶变形拉伸液态金属,从而增加它的电阻,提高其温度电流穿过它。温度越高触发在周围的热敏变色染料,使整体结构可调的感应触摸和压力。
研究者还开发软触觉逻辑原型中液态金属的变形联系网络的其他部分重新分配电能,导致材料改变颜色,激活汽车或打开灯。触摸硅胶在一个地方创建一个不同的响应比触摸两位;这样,系统在响应触摸进行简单的逻辑。
”这个概念验证演示了一种新的方式来思考我们如何工程师决策到柔软的材料,“迪基说。“有生物可以做决定而不是依靠严格的中央处理器。模仿范例,我们资料显示,使用完全分布式逻辑软材料。”
研究人员目前正在探索更复杂的软电路,灵感来自于复杂的生物系统中传感器和致动器。
石墨烯的健康监测
ICFO展示了三个不同的研究人员健康监测设备利用石墨烯量子点的非侵入性optical-based传感器,可以测量一组广泛的生命体征。设备符合皮肤,可以提供连续测量的心率、呼吸率和血液脉冲氧化以及暴露于来自太阳的紫外线辐射。
设备的数据可视化和存储在一个手机通过蓝牙接口连接到可穿戴。此外,该设备可以battery-free运作,因为它是通过手机无线充电。
“繁荣的这套行业正在急切地寻求提高保真度和功能的产品。我们石墨烯技术平台回答这个挑战与独特的命题:一个可伸缩的、低功耗系统能够测量多个参数同时允许新形式因素转化为产品,“安东尼奥Oikonomou ICFO商业开发人员说。
”对我们来说是非常重要的演示的广泛的潜在应用先进的光传感技术通过创建不同的原型,包括灵活和透明的手镯,健康补丁集成在手机和阳光照射紫外线监控补丁。他们已经证明是多功能、高效由于这些独特的功能”,埃姆雷说Ozan Polat ICFO。
第一个设备,一个灵活的和透明的腕带,适应皮肤表面并提供活动期间连续测量,包括一个灵活的光传感器,可以光记录血管的体积变化由于心动周期,然后提取不同的生命体征如心率、呼吸率和血液脉冲氧化。
第二个设备,而不是一个可穿戴的,是一块石墨烯,可以放在手机屏幕上。当用户把一个手指放在屏幕上,补丁措施和实时显示生命体征。设备操作使用环境光,导致低功耗。
第三个装置是紫外线补丁能够无线传输功率和数据,和操作battery-free感应环境紫外线指数。补丁操作低功耗和有一个高效的紫外探测系统,可以附加到衣服或皮肤,和用于监控来自太阳的辐射的摄入量,提醒使用者的任何可能的曝光过度。
“我们对该技术的前景感到兴奋,指着一个可伸缩的路线graphene-quantum-dots成完全灵活的可穿戴的集成电路来提高形式,感觉,耐久性,和性能。”弗兰克Koppens教授说,量子ICFO Nano-Optoelectronics小组的领导人。结果表明,这样的“灵活的可穿戴平台兼容可伸缩的制造过程,证明大规模生产的低成本设备触手可及在不久的将来。”
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