Esta es tu tarea. Construya un pequeño sensor que detecte una firma de longitudes de onda infrarrojas (IR) características de un tubo de escape caliente, un fuego de leña, o quizás incluso un ser humano. Diseñe el sensor para que pueda permanecer inactivo y desatendido pero siempre alerta, incluso por años, sin consumir energía de la batería. Y construya el sensor para que el acto de detección en sí mismo pueda iniciar la emisión de una señal que alerta a los combatientes, bomberos, u otros que se haya detectado una "señal de interés". Es el tipo de inteligencia reconocimiento, y tecnología de vigilancia (ISR) que puede aumentar el conocimiento de la situación al tiempo que minimiza la necesidad de misiones de mantenimiento potencialmente peligrosas para reemplazar las baterías gastadas.

En línea hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza , un equipo de investigación de la Northeastern University, dirigido por el Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica e Informática Matteo Rinaldi, informa que logró este gran orden del programa de operación de sensor y RF de potencia casi nula (N-ZERO) de DARPA con un dispositivo al que el equipo de Boston se refiere como un "interruptor fotográfico micromecánico mejorado plasmónicamente".

"Lo que es realmente interesante sobre la tecnología del sensor de infrarrojos del noreste es que, a diferencia de los sensores convencionales, consume energía de reserva cero cuando las longitudes de onda de infrarrojos que se van a detectar no están presentes, "dijo Troy Olsson, gerente del Programa N-ZERO en la Oficina de Tecnología de Microsistemas de DARPA. "Cuando esas longitudes de onda de infrarrojos están presentes e inciden en el sensor de infrarrojos del equipo de Northeastern, la energía de la fuente de infrarrojos calienta los elementos sensores que, Sucesivamente, provoca el movimiento físico de los componentes clave del sensor. Estos movimientos dan como resultado el cierre mecánico de elementos de circuito abiertos, lo que conduce a señales de que se ha detectado la firma IR objetivo ".

El sensor es un escaparate de física e ingeniería inteligentes, incluyendo una cuadrícula de parches a nanoescala cuyas dimensiones específicas los limitan para absorber solo longitudes de onda de IR particulares. "Las excitaciones basadas en la carga, llamados plasmones (que se pueden pensar en algo así como ondas en la superficie del agua), están muy localizados debajo de los parches de nanoescala y atrapan de manera efectiva longitudes de onda específicas de luz en la estructura ultradelgada, induciendo un pico relativamente grande y rápido en su temperatura, ", Explicó Rinaldi. Estos picos de temperatura, Sucesivamente, conducen a una secuencia de eventos aguas arriba que culmina en deformaciones que completan el circuito de otras partes del sensor.

"La tecnología cuenta con múltiples elementos de detección, cada uno sintonizado para absorber una longitud de onda IR específica, "Señaló Olsson." Juntos, Estos se combinan en circuitos lógicos complejos capaces de analizar espectros IR, lo que abre el camino para que estos sensores no solo detecten energía IR en el medio ambiente, sino que también especifiquen si esa energía proviene de un incendio, vehículo, persona o alguna otra fuente de infrarrojos ".

Considere la identificación de vehículos a partir de sus emisiones de infrarrojos. Los motores que queman gasolina o diesel emiten compuestos específicos en sus gases de escape. Entre estos compuestos se encuentran el CO2, CO, H2O, varios óxidos de nitrógeno y azufre (NOx y SOx, respectivamente), e hidrocarburos como el metano. "Como resultado, los espectros de emisión infrarroja de los gases de escape calentados que salen de vehículos como camiones, los automóviles o aviones pueden actuar por sí mismos como una firma específica para un tipo de vehículo, "explicó Zhenyun Qian, que ha estado trabajando con Rinaldi y otros miembros del equipo de investigación en el programa N-ZERO.

Un objetivo principal del programa N-ZERO es desarrollar tecnologías fundamentales que abran el camino a sistemas de sensores nuevos y más capaces relevantes para la seguridad nacional. El equipo de NU señala en su Nanotecnología de la naturaleza informe de que la misma tecnología podría volverse importante en los próximos años a medida que Internet de las cosas se expanda para incluir cientos de miles de millones de dispositivos, que van desde coches, a los electrodomésticos, a sensores desplegados de forma remota. "La capacidad de consumir energía solo cuando hay información útil presente dará como resultado una duración casi ilimitada de la operación para los sensores desatendidos desplegados para detectar eventos poco frecuentes pero críticos en el tiempo, con un impacto revolucionario en la proliferación de Internet de las cosas, "Los investigadores de Northeastern predicen en su artículo.