Исследователи из Университета Осаки в Японии работают над этим, используя однослойные углеродные нанотрубки (ОСНТ). Они создали суммирующее сетевое устройство SR, которое обнаруживает подпороговые сигналы, изготовленные с включением собственного шумового компонента. На этой неделе исследователи сообщают о своих выводах в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing.«Функциональные возможности нашего сетевого устройства SR, основанного на плотных наноматериалах и использующего естественный спонтанный шум при комнатной температуре, дают представление о будущих электронных устройствах на основе биологических источников», — сказала Мегуми Акаи-Касая, доцент Университета Осаки.
За последние несколько десятилетий исследователям было известно, что некоторые животные используют СИ для усиления передачи или обнаружения сигналов ниже порога обнаружения. Весло, живущее в илистых реках, например, может обнаруживать ближайший планктон и, таким образом, питаться им только тогда, когда есть фоновый электрический шум, исходящий от другой массы планктона. Фоновый шум используется для усиления сигналов ближайшего планктона. Раки также используют SR, который является частью механического шума в воде, для обнаружения едва уловимых движений хищников.
Есть также свидетельства того, что человеческий мозг использует SR для обработки изображений. Необнаруживаемые световые сигналы к правому глазу становятся обнаруживаемыми за счет добавления шума к левому глазу. Совсем недавно исследователи обнаружили, что добавление случайного шума, такого как SR, правильным образом к электронным устройствам, может повысить обнаруживаемость сигналов и эффективность передачи информации.
Для создания электронного устройства на основе СИ предъявляются два основных требования: порог обнаружения сигнала и наличие дополнительных шумов. Чтобы удовлетворить эти требования в своем устройстве SWNT, исследовательская группа создала сеть SWNT, в которой до 300 углеродных нанотрубок были выровнены параллельно друг другу между хромовыми электродами, что увеличило способность обнаружения сигнала.Они функционализировали ОСНТ молекулами фосфорномолибденовой кислоты (PMo12), которые могут прочно адсорбироваться на графитовых материалах, перед сушкой устройства на плитке при 150 градусах Цельсия при атмосферном давлении.
Адсорбция молекул PMo12 на ОСНТ создавала дополнительный шум.«SWNT могут быть генераторами спонтанного шума из-за их высокой чувствительности к внешним поверхностным возмущениям», — сказал Акаи-Касая. «Мы обнаружили, что введение дополнительного разрушителя — молекулярной адсорбции, и особенно адсорбции PMo12 — генерировало большой и настраиваемый тип электрического шума в дополнение к обычному шуму окружающей среды».Группа протестировала 10 различных молекул, адсорбированных в SWNT в качестве генераторов шума, и обнаружила, что комбинация SWNT / PMo12 более чем в два раза эффективнее других функционализированных комбинаций SWNT.
«SWNT предлагают многообещающий путь к реализации небольшого устройства SR с суммирующей сетью, которое использует молекулярные тепловые флуктуации в качестве источника шума». — сказал Акаи-Касая.