Будущее беспроводных сетей зависит от воды и простейшего устройства

Напечатанное на 3D-принтере "устройство" решает проблему сплетения нанопроволоки для создания сверхчувствительных антенн при помощи поверхностного натяжения воды.

Будущее беспроводных сетей зависит от воды и простейшего устройства

Для следующего поколения смартфонов и беспроводных устройств потребуются новые антенны для доступа к все более и более высоким частотным диапазонам. Один из способов сделать антенны, работающие на частотах в десятки гигагерц — частотах, необходимых для устройств 5G и выше, — это сплести нити диаметром около 1 микрометра. Однако современные технологии промышленного производства не работают с на столько тонкими волокнами.

Решение проблемы преложила команда инженеров и ученых из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), разработав простую машину, которая использует поверхностное натяжение воды для захвата микроскопических объектов и управления ими. Эта замечательная инновация предлагает потенциально мощный инструмент для наноскопического производства.

Машина представляет собой напечатанный на 3D-принтере пластиковый прямоугольник размером примерно со смартфон. Внутренняя часть устройства вырезана с пересекающимися каналами. Каждое русло имеет широкие и узкие участки, подобно реке, которая в одних частях расширяется, а в других сужается. Стенки канала гидрофильны, то есть притягивают воду.

Проведя серию симуляций и экспериментов, ученые обнаружили, что когда они погружали устройство в воду и помещали в канал пластиковый поплавок миллиметрового размера, поверхностное натяжение воды заставляло стену отталкивать поплавок. Если поплавок находился в узком участке канала, он перемещался в широкий участок, где мог плавать как можно дальше от стенок.

Оказавшись в широком участке канала, поплавок застрял бы в центре, удерживаемый силами отталкивания между стенками и поплавком. При подъеме устройства из воды силы отталкивания изменяются по мере изменения формы канала. Если поплавок вначале находился в широком канале, он может оказаться в узком канале, когда уровень воды упадет, и ему придется двигаться влево или вправо, чтобы найти более широкое место.

Затем исследователи прикрепили микроскопические волокна к поплавкам. При изменении уровня воды и перемещении поплавков влево или вправо в каналах волокна скручивались друг вокруг друга. Позднее был добавлен третий поплавок с волокном и разработана серия каналов для перемещения поплавков для плетения. Они успешно сплели волокна микрометрового размера из синтетического материала. Результат был похож на традиционную косу из трех прядей, за исключением того, что каждое волокно было в 10 раз меньше, чем один человеческий волос.

Затем исследователи продемонстрировали, что сами поплавки могут быть микроскопическими. Они построили машины, которые могли улавливать и перемещать коллоидные частицы размером 10 микрометров, хотя сами устройства были в тысячу раз больше.

Сейчас команда стремится разработать устройства, которые могут одновременно манипулировать множеством волокон, с целью создания высокочастотных проводников. Они также планируют разработать другие машины для микропроизводства, такие как строительные материалы для оптических устройств из микросфер.

Читать TechDigest в Google

Читайте также

В России собрали первый водородный поезд с запасом хода до 740 километров

В России собрали первый водородный поезд с запасом хода до 740 километров

Британский стартап разрабатывает рой из 100 космических дронов для защиты спутников

Британский стартап разрабатывает рой из 100 космических дронов для защиты спутников

Южная Корея представила суперкомпьютер Hangang, который в 24 раза мощнее предшественника

Южная Корея представила суперкомпьютер Hangang, который в 24 раза мощнее предшественника

Игровой монитор ASUS TUF остановил пулю и, возможно, спас жизнь геймеру

Игровой монитор ASUS TUF остановил пулю и, возможно, спас жизнь геймеру

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Meta* создала человекоподобного робота Max для помощи людям в быту

Meta* создала человекоподобного робота Max для помощи людям в быту

Что на самом деле смогут квантовые компьютеры и когда они изменят мир?

Что на самом деле смогут квантовые компьютеры и когда они изменят мир?

Почему дата-центры не строят в Арктике или на дне океана?

Почему дата-центры не строят в Арктике или на дне океана?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Учёные в ЦЕРНе обнаружили следы редчайшего распада частиц — один случай на 10 миллиардов

Учёные в ЦЕРНе обнаружили следы редчайшего распада частиц — один случай на 10 миллиардов

Запуск ракеты NASA Artemis II вызвал сбои GPS на расстоянии тысяч километров

Запуск ракеты NASA Artemis II вызвал сбои GPS на расстоянии тысяч километров

Представлен Enough Phone — компактный Android-смартфон с экраном 5,3 дюйма

Представлен Enough Phone — компактный Android-смартфон с экраном 5,3 дюйма

На Мальдивах открылись новый пляжный клуб и итальянский ресторан Sun Siyam Vilu Reef

На Мальдивах открылись новый пляжный клуб и итальянский ресторан Sun Siyam Vilu Reef