点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:仿生蛛网打造新型室温微芯片传感器
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

仿生蛛网打造新型室温微芯片传感器

来源:科技日报2021-12-02 09:26

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  科技日报北京12月1日电 (实习记者张佳欣)受自然界蜘蛛网启发,荷兰代尔夫特理工大学研究人员将纳米技术和机器学习相结合,成功设计出一种可在室温下工作的、极为精确的微芯片传感器——“蛛网纳米机械谐振器”。该设备属于迄今世界上最精确的传感器之一,能在与日常噪声极端隔离的情况下振动,表现出超过10亿的机械品质因数,是量子技术和传感技术结合的典范。这一突破性成果发表在《先进材料》杂志上,对引力和暗物质研究以及量子互联网、导航和传感领域都有重大意义。

  当温度在绝对零度(约-273.15℃)以上时,由于电荷载流子的热运动,所有电阻都具有噪声,这种噪声称为热噪声。而研究微小物体振动(如传感器或量子硬件中使用的振动物体)的最大挑战之一是,如何防止环境热噪声与其脆弱状态相互作用。例如,量子硬件通常保持在接近绝对零度的温度下,但使用这种设备的冰箱每台价格高达50万欧元。

  此次发明的网状微芯片传感器在室温中与噪音隔绝的情况下,共振效果极好。而且,这一发明将使建造量子设备的成本大大降低。

  该研究的领导者之一理查德·诺特表示,蜘蛛网是很好的振动探测器,因为蜘蛛通过感知网内的振动来捕猎,而非风这样的外部因素。“何不搭乘数百万年进化之旅的便车,用蜘蛛网作为超灵敏设备的初始模型呢?”

  研究人员利用贝叶斯优化算法研究复杂的蜘蛛网,并建立了计算机模型。令人惊讶的是,该算法从150种不同的蜘蛛网设计中提炼出一个相对简单的模型。

  计算机模型显示,该设备可在室温下工作,且原子剧烈振动。通过机器学习和优化,研究人员成功地设计出了在室温环境下具有超低能量耗散的蛛网纳米机械谐振器。

  在这种新设计的基础上,研究论文第一作者安德里亚·库比蒂诺用超薄、纳米厚的氮化硅陶瓷材料薄膜建造了一个微芯片传感器。研究人员使微芯片“网”强力振动,并测量振动停止所需的时间来测试该模型,结果打破了室温下与环境热噪声隔离后的振动效果纪录。这一微芯片网外几乎没有能量损失,振动都在内部呈圆圈运动,且不接触外部。

  “这有点像推了一下秋千,然后秋千就能不停地摆动将近一个世纪。”诺特说。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 我国科学家在太阳能电池研究领域取得新突破

  • 南海影像日志

独家策划

推荐阅读
国家气候中心预测,今年主汛期我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件偏多,东部地区涝重于旱,有南北两条多雨带,其中北方多雨带位于东北地区、内蒙古东北部、华北、华东北部等地。
2026-07-14 10:27
当前,我国传统产业正向着智能化、绿色化、融合化方向转型,这一过程迫切需要青年技能人才的加入。
2026-07-14 10:23
以生态环境高水平保护支撑经济社会高质量发展,须以绿色化引领数字化,以数字化赋能绿色化。
2026-07-14 10:20
据中国载人航天工程办公室消息,13日,将执行嫦娥七号任务的长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场。后续,该火箭将与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。
2026-07-14 09:23
2025年,中国汽车取得了三个“全球第一”:汽车产销全球第一,新能源汽车产销全球第一,汽车出口全球第一——中国汽车,已然领跑全球。
2026-07-14 09:22
“数”“绿”深度融合,推动形成具有良好辐射效应的绿色数字产业集群,实现规模效率变革。“数”“绿”深度融合,提高各创新要素和资源的投入产出比,实现全要素生产率变革。
2026-07-14 09:22
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
加载更多