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

  • 筹备新春 年味渐浓

  • 青春聚雄安 奋进迎新春

独家策划

推荐阅读
近日,国家管网集团西部管道公司成功完成所辖新疆段天然气、原油、成品油管道输送全生命周期碳足迹核算,获得中国质量认证中心颁发的“产品碳足迹证书”。
2026-02-06 09:18
近日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队研发出新型植物基因研究工具——对目标DNA序列的邻近空间蛋白标记系统。
2026-02-06 09:38
因为像了解自己的孩子一样了解黑土地,韩晓增有个外号——“黑土地的营养搭配师”。他带领团队精心配制出一套营养搭配的“秘方”。
2026-02-06 09:33
蚊种与病毒之间存在高度匹配关系。1901年,公共卫生与热带医学领域先驱沃尔特·里德证明,蚊子是传播黄热病的元凶。科学界传统观点认为,病毒以颗粒形式在蚊子体内传播,却始终不知道真正的“病毒受体”是什么。
2026-02-06 09:31
科技创新和产业创新的深度融合,不仅是构建现代化产业体系的战略举措,更是贯彻新发展理念、推动高质量发展、加快构建新发展格局的重要抓手。
2026-02-06 09:13
2025年我国人均粮食占有量达到508.9公斤,远超国际公认的400公斤的安全线,粮食等重要农产品供给丰富、市场平稳、储备充足。
2026-02-05 10:15
一代代南来北往的科研“候鸟”安心在三亚当起了“留鸟”,南繁热土上,他们用坚守加速农业科研进程,守护着国家粮食安全的希望。
2026-02-05 10:06
工业和信息化部等八部门近日联合印发《汽车数据出境安全指引(2026版)》,推动建立高效便利安全的汽车数据跨境流动机制,提升汽车数据出境便利化水平。
2026-02-05 10:03
月球表面的年龄是揭示其演化奥秘的基础。对于月球上未采样的区域,科学家主要依靠统计撞击坑的密度来估算年龄:区域越古老,撞击坑通常越密集。
2026-02-06 09:14
近日,内蒙古大学化学化工学院刘健教授、王艳琴副教授团队在节能制绿氢联产高附加值化学品领域取得重大突破,在《自然》子刊发表研究成果。
2026-02-05 10:01
近日,四川达州宣汉县深层海相钾盐资源分采分运攻关实验配套装置顺利完成试车,成功提取出高纯度氯化钾产品。
2026-02-05 10:01
我国互联网事业的蓬勃发展,既为“十四五”收官交出了亮眼答卷,也为“十五五”布局奠定了坚实基础。
2026-02-05 10:12
L5点位于地球的“后方”,位于该点的人造探测器无需消耗太多燃料就可以稳定长期驻留,因此“羲和二号”的设计寿命将长达7年。
2026-02-04 09:13
《月令七十二候集解》记载:“立,建始也”,“立”即“开始”之意。那么,立春的“立”,意味着怎样的开始?
2026-02-04 09:34
寒冬腊月,新春的氛围已在市井烟火中渐渐浓厚。进入寒假的第7天,在位于青岛的山东科技大学土木工程与建筑学院办公室里,教授李为腾和研究生杨光辉正在讨论工作。
2026-02-04 09:27
进藏工作10余年,那曲市农牧业(草业)科技研究推广中心畜牧师何世丞感慨颇深:“保护这片广袤而脆弱的草原,挑战不小,但我们一直在行动。”
2026-02-04 09:32
桥式起重机的轰响打破宁静,长十余米、重数十吨的火箭芯一级被缓缓吊离托座。操作手董磊手持控制设备,眼睛紧盯箭体,每一个动作都专注、沉稳。
2026-02-04 09:20
在人工智能(AI)和大数据时代背景下,高性能计算的战略地位已可与高能望远镜、同步辐射光源和粒子加速器等重大科研基础设施相提并论
2026-02-03 14:09
2月1日,农业农村部发布的《农产品质量安全承诺达标合格证管理办法》(以下简称《办法》)正式施行,我国农产品全面启用新版“身份证”——农产品质量安全承诺达标合格证。
2026-02-03 09:48
近日,记者从中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)获悉,该院成功开展超百G星地激光通信业务化应用实验,通信速率达到120吉比特每秒(Gbps)。”
2026-02-03 09:40
加载更多