En electrónica convencional, se dedica una gran cantidad de esfuerzo a eliminar la resonancia estocástica (SR), el molesto silbido que generalmente dificulta la detección de señales débiles y degrada el rendimiento general del dispositivo. Pero, ¿Qué pasaría si hubiera una forma de aprovechar este efecto para mejorar la transmisión de señales para una nueva generación de dispositivos? como sensores bioinspirados y procesadores informáticos cuyo diseño se basa en las redes neuronales del cerebro?

Los investigadores de la Universidad de Osaka en Japón están trabajando para lograr precisamente eso, utilizando nanotubos de carbono de pared simple (SWNT). Crearon un dispositivo SR de red sumadora que detecta señales de subumbral, Fabricado para incluir un componente de ruido propio. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en la revista. Letras de física aplicada .

"Las capacidades funcionales de nuestro dispositivo SR de red, que se basa en nanomateriales densos y explota el ruido espontáneo intrínseco a temperatura ambiente, ofrecer un vistazo a los futuros dispositivos electrónicos bioinspirados, "dijo Megumi Akai-Kasaya, profesor asistente en la Universidad de Osaka.

Los investigadores han sabido durante las últimas décadas que algunos animales usan SR para mejorar la transmisión o detección de señales por debajo del umbral de detección. Peces de remo que viven en ríos fangosos, por ejemplo, puede detectar, y así alimentarse, el plancton más cercano solo cuando hay ruido eléctrico de fondo proveniente de otra masa de plancton. El ruido de fondo se utiliza para amplificar las señales del plancton cercano. Los cangrejos de río también usan SR, que forma parte del ruido mecánico en el agua, para detectar movimientos sutiles de depredadores.

También hay evidencia de que el cerebro humano usa SR en el procesamiento visual. Las señales de luz indetectables en el ojo derecho se vuelven detectables mediante la adición de ruido en el ojo izquierdo. Más recientemente, Los investigadores han descubierto que agregar ruido aleatorio como SR, En el camino correcto, a dispositivos electrónicos puede aumentar la detectabilidad de señales y la eficiencia de transmisión de información.

Hay dos requisitos básicos para desarrollar un dispositivo electrónico basado en SR:un umbral de detección de señal y la presencia de ruido adicional. Para satisfacer estos requisitos en su dispositivo SWNT, el equipo de investigación creó una red SWNT en la que se alinearon hasta 300 nanotubos de carbono en paralelo entre sí entre electrodos de cromo, lo que aumentó la capacidad de detección de señales.

Funcionalizaron los SWNT con moléculas de ácido fosfomolíbdico (PMo12), que puede adsorberse firmemente en materiales de grafito, antes de secar el dispositivo en una placa calefactora a 150 grados Celsius bajo presión atmosférica. La adsorción de las moléculas de PMo12 en los SWNT generó ruido adicional.

"Los SWNT pueden ser generadores de ruido espontáneo, debido a su alta sensibilidad a la perturbación de la superficie externa, ", Dijo Akai-Kasaya." Lo que encontramos es que la introducción de un disruptor adicional, la adsorción molecular, y particularmente con la adsorción de PMo12, generó un tipo de ruido eléctrico grande y sintonizable además del ruido ambiental común ".

El grupo probó 10 moléculas diferentes adsorbidas en los SWNT como generadores de ruido y descubrió que la combinación SWNT / PMo12 era más del doble de efectiva que las otras combinaciones funcionalizadas de SWNT.

"Los SWNT ofrecen una ruta prometedora para realizar un dispositivo SR de red sumadora de tamaño pequeño que utiliza la fluctuación térmica molecular como fuente de ruido". Dijo Akai-Kasaya.