]]>
]]>
  • Новости
  • Темы
    • Экономика
    • Здоровье
    • Авто
    • Наука и техника
    • Недвижимость
    • Туризм
    • Спорт
    • Кино
    • Музыка
    • Стиль
  • Спецпроекты
  • Телевидение
  • Знания
    • Энциклопедия
    • Библия
    • Коран
    • История
    • Книги
    • Наука
    • Детям
    • КМ школа
    • Школьный клуб
    • Рефераты
    • Праздники
    • Гороскопы
    • Рецепты
  • Сервисы
    • Погода
    • Курсы валют
    • ТВ-программа
    • Перевод единиц
    • Таблица Менделеева
    • Разница во времени
Ограничение по возрасту 12
KM.RU
Наука и техника
Главная → Наука и техника → Технологии
Версия для печати
  • Новости
  • В России
  • В мире
  • Экономика
  • Наука и техника
    • Наука
    • Технологии
    • История
    • Энциклопедия
    • Игры
  • Недвижимость
  • Авто
  • Туризм
  • Здоровье
  • Спорт
  • Музыка
  • Кино
  • Стиль
  • Телевидение
  • Спецпроекты
  • Книги
  • Telegram-канал

Может ли ваш смартфон видеть сквозь стены?

13:08 18.12.2012
, Александр Федоров
Пуля и нож видны благодаря новой технологии. Фото с сайта caltech.edu
Пуля и нож видны благодаря новой технологии. Фото с сайта caltech.edu

Инженеры создали маленькую и недорогую терагерцевую микросхему, создающую изображения

Секретный агент вынужден действовать наперегонки со временем. Он знает, что бомба где-то рядом. Он заворачивает за угол, видит в проходе гору подозрительных коробок. Он сканирует коробки своим мобильным телефоном, их содержимое появляется на экране. В самый последний момент его полезное приложение для смартфона показывает взрывчатое устройство, и агент успевает обезвредить бомбу.

Это стало возможным благодаря крошечным и недорогим кремниевым микросхемам, созданным двумя инженерами-электриками из Калифорнийского технологического института (Caltech). Эти чипы генерируют и излучают высокочастотные электромагнитные волны, называемые терагерцевыми волнами (ТГц), которые попадают в практически неиспользуемый диапазон электромагнитного спектра – между микроволновым радиоизлучением и длинноволновым инфракрасным излучением, – и оно может проникнуть через массу материалов без ионизирующего вреда рентгеновского излучения.

Новые микросхемы, если внедрить их в переносные устройства, могли бы найти свое применение в различных областях – от национальной безопасности и беспроводной связи до здравоохранения и даже бесконтактных игр. Среди прочих применений в будущем эта технология может сделать возможной неинвазивную диагностику рака.

«Используя ту же дешевую технологию изготовления интегральных схем, которая сегодня используется для создания микросхем для наших сотовых телефонов и ноутбуков, мы сделали кремниевую микросхему, которая может работать почти в 300 раз быстрее, – говорит Али Хайимири, профессор электротехники в Калифорнийском технологическом институте. – Эти чипы станут началом нового поколения многофункциональных датчиков».

Хайимири и докторант Кошик Сенгапта описывают свою работу в декабрьском номере журнала IEEE Solid-State Circuits.

Исследователи долгое время рекламировали потенциал терагерцевого частотного диапазона, находящегося в пределах от 0,3 до 3 ТГц, с целью сканирования и формирования изображения. Такие электромагнитные волны могут легко проникать через упаковочные материалы и передавать детали изображения в высоком разрешении, а также обнаруживать химические следы фармацевтических препаратов, биологического оружия, запрещенных наркотиков и взрывчатых веществ. Однако большинство существующих терагерцевых систем включают в себя большие и дорогие лазерные установки, которые иногда требуют для работы исключительно низких температур. Потенциал терагерцевого сканирования и передачи изображения не использовался из-за нехватки компактной, дешевой технологии, которая может работать в данном частотном диапазоне.

Чтобы наконец реализовать потенциал терагерцевых волн, Хайимири и Сенгапта использовали комплементарную структуру металл-оксид-полупроводник, или КМОП-структуру (эта технология обычно используется для создания микросхем в бытовых электронных устройствах) для создания кремниевой микросхемы с полностью интегрированными функциональными возможностями, которая работает в терагерцевых частотах, но при этом помещается на кончике пальца.

«Этот экстраординарный уровень творческого потенциала, который позволил создать изображения в терагерцевом частотном диапазоне, более чем соответствует давней традиции Калифорнийского технологического института по части инноваций в области технологии КМОП, – говорит глава Отдела инженерии и прикладной науки Калифорнийского технологического института Арес Росакис. – Инженеры Калифорнийского технологического института, такие как Али Хайимири, действительно работают на стыке разных дисциплин, чтобы раздвинуть границы возможного».

Сигналы новых микросхем более чем в 1000 раз сильнее, чем в существующих вариантах. Эти микросхемы позволяют излучать терагерцевые сигналы, которые могут быть динамически запрограммированы и переданы в определенном направлении, что делает их первыми в мире сканирующими терагерцевыми антеннами.

Используя сканер, ученые могут обнаружить лезвие бритвы, спрятанное в куске пластика, или, к примеру, определить содержание жира в куске цыпленка. «Мы сейчас говорим не только о потенциале. Мы уже продемонстрировали, что это действительно работает, – говорит Хайимири. – В первый раз, когда мы увидели настоящие изображения, у нас просто перехватило дыхание».

Хайимири и Сенгапта преодолели множество трудностей, чтобы реализовать технологию КМОП в рабочих терагерцевых микросхемах, учитывая тот факт, что кремниевые микросхемы просто не предназначены для работы на терагерцевых частотах. Фактически у каждого транзистора есть частота, известная как частота среза, выше которой он не может усилить сигнал, и никакие стандартные транзисторы не могут усиливать сигналы в терагерцевом диапазоне.

Чтобы решить проблему частоты среза, исследователи использовали совместную мощность многих транзисторов, работающих в унисон. Если многочисленными элементами управляют в нужное время и на правильных частотах, их мощность объединяется, повышая силу совместного сигнала.

«Мы придумали способ управления транзисторами выше их частот среза, – объясняет Сенгапта. – Мы достигли уровня примерно на 40-50% выше частоты среза, и теперь мы можем производить большую мощность с помощью нашей новой методики. Традиционно люди пытались заставить эти технологии работать в очень высоких частотах с использованием больших по размеру элементов, производящих мощность. Представьте их себе как слонов. В наше время мы можем создать очень большое количество транзисторов, которые по отдельности не очень мощные, но когда они соединены и работают в унисон, они могут сделать намного больше. Если эти элементы синхронизированы, как армия муравьев, они могут сделать все, что делает слон, и даже больше».

Исследователи также выяснили, как излучать или передать терагерцевый сигнал после его получения. В таких высоких частотах нельзя использовать провод, а традиционные антенны в масштабе чипа неэффективны. Вместо этого они придумали новый способ превращения целого кремниевого чипа в антенну. И снова они использовали дифференцированный подход, внедрив в микросхему много маленьких металлических сегментов, которыми можно управлять в определенное время и на определенном уровне, чтобы они излучали общий сигнал.

«Мы должны сделать шаг назад и спросить: можем ли мы сделать это по-другому? – говорит Сенгапта. – Наши микросхемы – это пример инноваций, которые могут быть внедрены, только если мы сотрем границы между традиционными представлениями об интегральных схемах, электромагнитах, антеннах и прикладных науках. Это – целостное решение».

Компания IBM помогла с производством микросхем для этой работы. 

Темы: Мобильные устройства, Наука и технологии, Новые технологии, Смартфоны и коммуникаторы, Технологии и решения
Расскажите об этом:
0

Подписаться на KM.RU в Telegram

Сообщить об ошибке на km.ru_new@mail.ru

Комментарии читателей Оставить комментарий

]]>
]]>
Выбор читателей
Фельдшеры и акушеры смогут заменять участковых врачей
Баку выразил протест в связи с задержанием азербайджанцев в Екатеринбурге
Захарова: глава MI6 должна оценить прошлое деда, связанного с нацистами
Протоиерей Ткачев посоветовал женщинам умерить амбиции
]]>
Агрегатор 24СМИ
]]>
Избранное
5 декабря 1941 года – похороны гитлеровского блицкрига
«Звери» (акустика), 14 декабря, «Крокус Сити Холл»
ГОРШЕНЕВ (Песни Брата), 19 июля, VK Stadium
Четыре любви Владимира Высоцкого
А Фо Мин «Неизданное»
Лидер «Пилота» рассказал в Твери о православном батюшке с даром сибирского панка
Глава Росфинмониторинга – президенту Путину: «Врачи получили полмиллиарда долларов от зарубежных фармкорпораций»
«Россия вымирает с 1964 года, и к концу столетия от нашего населения останется половина»
Гудтаймс «Вещий сон» (концерт на корабле)
Паша КлещЪ «Все»
Наконечный «Жизнь без тебя» (интернет-сингл)
официальный сайт © ООО «КМ онлайн», 1999-2025 О проекте ·Все проекты ·Выходные данные ·Контакты ·Реклама
]]>
]]>
Сетевое издание KM.RU. Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77 – 41842.
Мнения авторов опубликованных материалов могут не совпадать с позицией редакции.

Мультипортал KM.RU: актуальные новости, авторские материалы, блоги и комментарии, фото- и видеорепортажи, почта, энциклопедии, погода, доллар, евро, рефераты, телепрограмма, развлечения.

Карта сайта


Подписывайтесь на наш Telegram-канал и будьте в курсе последних событий.


Организации, запрещенные на территории Российской Федерации
Telegram Logo

Используя наш cайт, Вы даете согласие на обработку файлов cookie. Если Вы не хотите, чтобы Ваши данные обрабатывались, необходимо установить специальные настройки в браузере или покинуть сайт.