Los investigadores de TU Delft han diseñado uno de los sensores de microchip más precisos del mundo. Puede funcionar a temperatura ambiente, el 'santo grial' de las tecnologías cuánticas y la detección.
Al combinar la nanotecnología y el aprendizaje automático inspirados en las telarañas de la naturaleza, pudieron hacer vibrar un sensor nanomecánico en un aislamiento extremo del ruido cotidiano.
Este avance, publicado en Advanced Materials Rising Stars Issue, tiene implicaciones para el estudio de la gravedad y la materia oscura, así como los campos de la Internet cuántica, la navegación y la detección.
Uno de los mayores desafíos en el estudio de objetos vibrantes a la escala más pequeña, como los que se usan en sensores o hardware cuántico, es cómo evitar que el ruido térmico ambiental interactúe con sus frágiles estados. El hardware cuántico, por ejemplo, generalmente se mantiene a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 ° C), y los refrigeradores cuestan medio millón de euros cada uno.
Los investigadores de TU Delft crearon un sensor de microchip en forma de telaraña que resuena extremadamente bien aislado del ruido de la temperatura ambiente. Entre otras aplicaciones, su descubrimiento hará que la construcción de dispositivos cuánticos sea mucho más asequible.
Richard Norte y Miguel Bessa, que dirigieron la investigación, buscaban nuevas formas de combinar la nanotecnología y el aprendizaje automático. Pero, ¿cómo se te ocurrió la idea de usar telarañas como modelo? "He estado haciendo este trabajo durante una década cuando, durante el encierro, noté muchas telarañas en mi terraza. Me di cuenta de que las telarañas son realmente buenos detectores de vibraciones, ya que quieren medir las vibraciones dentro de la red para encontrar a sus presas". no fuera de ella, como el viento a través de un árbol. Entonces, ¿por qué no hacer autostop a lo largo de millones de años de evolución y usar una telaraña como modelo inicial para un dispositivo ultrasensible? "
Dado que el equipo no sabía nada sobre las complejidades de las telarañas, dejaron que el aprendizaje automático guiara el proceso de descubrimiento. "Sabíamos que los experimentos y las simulaciones eran costosos y consumían mucho tiempo, así que con mi grupo decidimos usar un algoritmo llamado optimización bayesiana, para encontrar un buen diseño con pocos intentos", explicó Bessa. Dongil Shin, coautor de este trabajo, implementó el modelo informático y aplicó el algoritmo de aprendizaje automático para encontrar el nuevo diseño del dispositivo.
Para sorpresa del investigador, el algoritmo propuso una red relativamente simple de 150 diseños web diferentes, que consta de solo seis cadenas juntas de una manera engañosamente simple. "Las simulaciones por computadora de Dongil demostraron que este dispositivo podría funcionar a temperatura ambiente, donde los átomos vibran mucho, pero aún tienen una cantidad increíblemente baja de energía que se escapa del medio ambiente, un factor de calidad más alto en otras palabras. Con el aprendizaje automático y la optimización estábamos capaz de adaptar el concepto web de Richard a este factor de calidad mucho mejor ", afirmó Bessa.
Basado en este nuevo diseño, el coautor Andrea Cupertino construyó un sensor de microchip a partir de una película ultrafina de material cerámico de nanómetros de espesor llamado nitruro de silicio. El equipo probó el modelo haciendo vibrar con fuerza la 'telaraña' del microchip y midiendo el tiempo que tardaron las vibraciones en detenerse. El resultado fue espectacular: una vibración aislada sin precedentes a temperatura ambiente.
"No encontramos casi ninguna pérdida de energía fuera de nuestra red de microchip: las vibraciones se mueven en un círculo en el interior y no tocan el exterior. Esto es como darle a alguien un solo empujón en un columpio y hacer que se balancee. un siglo sin parar ”, explicó Norte.
Con su sensor basado en telarañas, los investigadores muestran cómo esta estrategia interdisciplinaria allana el camino para nuevos avances en la ciencia, al combinar diseños bioinspirados, aprendizaje automático y nanotecnología. Este novedoso paradigma tiene implicaciones interesantes para la Internet cuántica, la detección, las tecnologías de microchip y la física fundamental, al explorar fuerzas ultrapequeñas, como la gravedad o la materia oscura, que son notoriamente difíciles de medir.
Tamara Gorro reaparece en público y revela cómo está: "Estoy enferma, tengo un problema de salud mental"
Sudáfrica ve un "pánico innecesario" por la variante omicron porque sus síntomas son "muy débiles"
Von der Leyen pide "prepararse para lo peor" con la variante omicron
Portal de actualidad y noticias de la Agencia Europa Press.
© 2021 Europa Press. Queda expresamente prohibida la redistribución y redistribución de todo o parte de los contenidos de este sitio web sin su consentimiento previo y expreso.