Illinoisin yliopiston ovat kutistaneet integroidulle piirille tarkoitetun radiotaajuusmuuntajan kokoa. Kolmiulotteisesti rullatut radiotaajuusmuuntajat vievät 10-100 kertaa vähemmän tilaa kuin nykyiset ratkaisut ja toimivat paremmin, kun tehonsiirtosuhde kasvaa. Lisäksi niillä on yksinkertaisempi valmistusprosessi kuin vastaavilla kaksiulotteisilla edeltäjillä.
- Muuntajat ovat yksi kaikkien piirilevyjen suurimmista ja raskaimmista elementeistä, sanoi yliopiston sähkö- ja tietotekniikan professori Xiuling Li.
Aiemmat tutkijat ovat kehittäneet radiotaajuusmuuntajia käyttämällä pinottavia johtavia materiaaleja tilaongelman ratkaisemiseksi, mutta niillä on rajallinen suorituskyky. Se johtuu tehottomasta magneettisesta kytkennästä kelojen välillä silloin, kun niiden välinen kierroslukujen suhde on suuri.
Nyt tutkijaryhmä saosti kuvioidut metallilangat venytettyihin kaksiulotteisiin ohutkalvoihin. Kun ne vapauttavat jännityksestä, 2D-kalvot rullaavat itsensä pieniksi putkiksi, jolloin ensiö- ja toisiojohdot kelautuvat täydellisesti toistensa lomaan paljon pienemmäksi alueeksi optimaalisen magneettisen induktiokyvyn ja -kytkennän suhteen. Sisäkkäisesti rakennettu 3D-arkkitehtuuri johtaa korkeisiin kierroslukusuhteisiin.
- Korkean kierroslukusuhteen muuntajaa voidaan käyttää impedanssimuuntajana parantamaan äärimmäisen vähäisten tehon vastaanottimien herkkyyttä, joiden odotetaan olevan avaintekijä IoT:n langattomille etuasteille, toteaa professori Songbin Gong.
Rullatut muuntajat voivat myös vastaanottaa ja käsitellä korkeampia taajuussignaaleja kuin isommat rakenteet. Uudenlaiset muuntajat voidaan valmistaa ja yhteensopivasti teollisuuden standardimateriaalien kanssa.
Tutkijoiden seuraava askel on käyttää rakenteissaan ohuempia ja johtavampia metalleja, kuten grafeenia, jolloin ne voitaisiin tehdä vieläkin pienemmiksi ja joustaviksi, mikä mahdollistaa esimerkiksi niiden kutomisen kankaisiin, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 18.5.2018
