KTH Real Instituto de Tecnología
- Investigadores en Estocolmo, Suecia, crearon el acelerómetro más pequeño del mundo, que mide la fuerza de aceleración, según una nueva investigación publicada en la revista científica. Nature Electronics.
- El sensor podría significar nuevas capacidades en rastreadores de ejercicios y teléfonos inteligentes, que ya usan acelerómetros para nadar, caminar y correr datos, entre otros.
- Los científicos utilizaron el grafeno, que tiene solo unos pocos átomos de espesor, para construir el acelerómetro.
Cuando se trata de medir nuestro ritmo cardíaco durante el ejercicio, hemos recorrido un largo camino desde tener que agarrar las barras de metal sudorosas en las cintas de correr. Ahora nuestros teléfonos inteligentes y relojes pueden medir prácticamente cualquier dato biométrico al depender de pequeños sensores en su interior. Y a medida que esos sensores se reducen, las posibilidades de medir incluso Más los datos crecen
Imagínese si su FitBit no solo pudiera seguir los pasos y el tiempo, sino que también podría informarle sobre su salud cardiovascular o ayudarlo a darse cuenta de que ha ejercido más presión sobre su pierna izquierda que sobre la derecha. Esas opciones están ahora en el horizonte con la invención del acelerómetro más pequeño del mundo.
Los científicos del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, Suecia, utilizaron grafeno, un nanomaterial utilizado popularmente en estos sensores pequeños, para crear su acelerómetro, que, como su nombre indica, mide la aceleración. Aquí está todo lo que necesita saber sobre el gadget que puede cambiar el juego.
¿Qué es un acelerómetro?
Un acelerómetro puede medir fuerzas estáticas que permanecen constantes (como la gravedad), así como fuerzas dinámicas (como correr o nadar) que mueven o hacen vibrar el sensor. Se usan en computadoras portátiles para proteger los discos duros de daños, detectar una caída libre repentina y apagar el disco duro para que las cabezas no se estrellen en los platos del interior. En su teléfono inteligente, miden la orientación (es decir, "bloquean" su teléfono en modo vertical si no desea que la pantalla cambie cuando enciende el teléfono), y en los automóviles, detectan fallas y despliegan bolsas de aire.
La nueva investigación fue dirigida por Xuge Fan, un investigador postdoctoral en el Departamento de Micro y Nanosistemas de KTH. Allí, se centra en lo que puede esperar: sistemas microelectromecánicos de grafeno (MEMS) y sistemas nanoelectromecánicos (NEMS).
Es difícil hacerse pequeño
Al igual que las posibilidades para las computadoras se expandieron a medida que el hardware se redujo, Fan cree que estos sensores de nanoescala tienen una promesa similar. En el documento, los autores escriben que los sensores nanoelectromecánicos podrían ayudar a introducir la próxima generación de "dispositivos móviles, portátiles e implantables" debido a su tamaño reducido.
Son deseables los sensores ultrapequeños a escala nanométrica (un nanómetro viene a 1 x .000000009 metro), pero plantean desafíos de ingeniería particulares. Los autores señalan que sensores tan pequeños como este requieren transductores igualmente pequeños y sensibles que pueden fabricarse a bajo costo.
Fan dice Mecánica Popular que "es muy difícil realizar sensores NEMS ultrapequeños y altamente sensibles mediante el uso de tecnologías de silicio tradicionales como acelerómetros que a menudo requieren transductores ultrapequeños y altamente sensibles".
Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de energía en otro, en este caso, cambiando la energía mecánica del movimiento en energía eléctrica.
La reducción de escala de los sistemas nanoelectromecánicos requiere un área de matriz más pequeña o un bloque de material semiconductor en un circuito. Sin embargo, eso puede resultar en una sensibilidad reducida del sensor, lo cual es problemático, dice Fan.
Podemos agradecer al grafeno, que tiene solo unos pocos átomos de espesor, por el nuevo transductor extra-pequeño, dice Fan. Las propiedades del material, que lo hacen altamente conductivo, lo hacen lo suficientemente sensible como para tomar medidas.
¿Dónde veremos el acelerómetro?
Fan cree que el nuevo acelerómetro ayudará a crear sistemas de monitoreo de enfermedades cardiovasculares, dispositivos portátiles ultrasensibles y tecnología portátil de captura de movimiento. Pero puede llevar varios años ver aplicaciones comerciales, dice. Depende de una serie de factores, como la calidad y la cantidad de grafeno que se produce mediante la deposición química de vapor, la estabilidad de los dispositivos de grafeno y más.
A medida que los sensores se hacen más pequeños, también lo harán los dispositivos en los que se usan. "También creo que nuestros teléfonos celulares serían mucho (más) flexibles y flexibles", dice Fan.
¿Qué tan pequeño es lo suficientemente pequeño para los investigadores? Es difícil de decir.
"Al igual que hace 50 años, nunca pensamos que la computadora (podría) volverse tan pequeña y tan delgada (al tener) más funciones inteligentes y una velocidad de operación más rápida", dice Fan. Pero también depende de los requisitos de la pequeña cosa que estás haciendo.
Fan espera que la tendencia de la miniaturización continúe en el futuro, siguiendo la Ley de Moore, que establece que el poder de procesamiento general de la computadora se duplicará cada dos años.
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