Антени в 10 разів тонші за людське волосся зроблять смартфони потужнішими (фото)

Смартфони та "розумні" пристрої наступного покоління потребуватимуть потужних антен для доступу до вищих частотних діапазонів — у десятки гігагерц. Це уможливить зв'язок 5G і вище. Однак антени повинні бути не просто суперпотужними, а й супертонкими діаметром в 1 мікрометр. Сучасні технології, що застосовуються у промисловому виробництві, не працюють з такими тонкими матеріалами, але, схоже, вирішення проблеми знайдено.

Вчені з Гарвардської школи інженерних та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) розробили простий апарат, який використовує поверхневий натяг води для захоплення та керування мікроскопічними об'єктами. На основі цієї технології дослідники сподіваються створити інструмент для наноскопічного виробництва, повідомляє techxplore.com.

Як заявили інженери, вони вигадали дешевий спосіб виробництва мікроструктурованих і, надалі, наноструктурних матеріалів. За їхніми словами, цей апарат набагато простіше за конструкцією, ніж, наприклад, лазерний пінцет. Вчені використовували резервуар із водою та звичайний 3D-принтер, щоб надрукувати свій винахід у вигляді пластикового прямокутника розміром 200 мм х 72 мм х 242 мм. Внутрішня частина пристрою вирізана з каналами, що перетинаються, кожен з яких має широкі і вузькі ділянки, подібно руслам річок. Стіни каналів гідрофільні, тобто притягують воду.

Коли дослідники занурили пристрій у воду і помістили в один із каналів пластиковий поплавок міліметрового розміру, поверхневий натяг води змусив поплавок відштовхуватися. Якщо поплавок знаходився у вузькій ділянці каналу, він переміщався у широку ділянку, де міг плавати якнайдалі від стінок. Опинившись у широкій ділянці каналу, поплавок затримався б у центрі, що утримується силами відштовхування між ним самим та стінками каналу. Коли пристрій вийняли з води, сили відштовхування змінювалися в міру зміни форми каналу. Якби поплавець із самого початку знаходився у широкому каналі, він міг би опинитися у вузькому каналі при падінні рівня води, і йому треба було б рухатися вліво або вправо, щоб переміститися у ширше місце.

"Момент осяяння настав, коли ми виявили, що можемо переміщати об'єкти, змінюючи поперечний переріз наших каналів для улову", — сказала Мая Фааборг, співробітниця SEAS і співавторка дослідження.

Потім дослідники прикріпили мікроскопічні волокна до поплавків. При зміні рівня води та переміщенні поплавка ліворуч або праворуч у каналах нановолокна скручувалися, обвиваючи один одного. Потім вчені додали третій поплавок з волокном і змогли сплести в косичку кевларові волокна мікрометрового розміру (в 10 разів тонше, ніж людське волосся).

На основі цієї вдосконаленої технології, використовуючи натяг води, команда дослідників має намір розробити пристрої, які можуть одночасно маніпулювати безліччю наночастинок і нановолокон, створюючи тим самим високочастотні провідники. Вони також планують розробити машини для виробництва мікроматеріалів для оптичних пристроїв.