研究人员让动态进展新原子薄的装置
凯斯西储大学的研究人员正在开发原子薄的“十字形远志”能够接收和发射信号的无线电频率范围远远大于我们可以用人类的耳朵听到。
图片说明： ；动态范围和人类，耳膜频带比较其他动物，和原子薄的十字形远志 ；
但鼓膜是数万亿的数十倍（10后面12个零）体积小100000倍人的耳膜薄。 ；
这些进展将有助于使下一代超低功耗通信和感知设备变得更小，并具有更大的检测和调谐范围；
“传感和通信是连接世界的关键，”电气工程与计算机科学副教授Philip Feng说，他是3月30日发表在《科学进步》杂志上的论文的作者。“近几十年来，我们已经连接到高度小型化的设备和系统，而且我们一直在追求那些设备尺寸的不断缩小。”；
小型化带来的挑战：对于声音、振动和无线电波等小信号，也可以实现更广泛的动态探测范围；
“最终，我们需要的传感器可以处理信号不丢失或损害信息在“天花板”（一种信号不失真信号的最高水平）和噪声地板（可检测的最低水平），”冯说。
研究人员说，虽然这项工作并没有针对目前市场上的特定设备，但它的重点是测量、限制和缩放，这对于所有的传感器来说都是非常重要的；
这些传感器可以在下一个十年发展起来的，但现在，冯和他的团队已经证明了其关键部件的原子层十字形远志或谐振器在最小的规模没有能力。 ；
这项工作代表了振动式传感器最高的动态范围。到目前为止，这个范围只有在更大的换能器上运行，例如在人的耳膜上运行的频率要低得多；
“我们做的是表明一些最终小型原子薄的机电谐振器可以提供显著的鼓面宽广的动态范围，高达~ 110在无线电频率（RF）达120MHz的，”冯说。“这些动态范围在RF是相当宽的动态范围的人类听觉能力在音频波段。”；
新的动态标准
冯说，所有感官系统的关键，从自然感受到的功能，在动物，以先进的设备在工程上是所需的动态范围；
动态范围的信号比噪声地板天花板之间的比率，通常是测量分贝（dB）。 ；人的耳膜通常有约60 100dB动态范围在10Hz到10kHz范围，和我们的听力下降的很快在这个频率范围 ；
其他动物，如常见的家猫或是鲸鱼（见插图），可以在更高的频段相当甚至更宽的动态范围。 ；
振动纳米十字形远志的冯和他的团队开发了半导体晶体的原子层（单，双，三，四层二硫化钼薄片，厚度0.7，1.4，2.1，和2.8纳米），直径只有1微米。 ；
他们建造他们的去角质个别原子层从半导体晶体和使用相结合的纳米和微操作技术暂停原子层在微腔的预定义的硅晶片上，然后进行电接触的装置。 ；
此外，这些原子薄的射频谐振器在Case Western Reserve测试显示优良的频率可调谐性，意味着他们的音调可以通过拉伸的鼓膜膜使用静电操控，类似于音响调谐在大得多的乐器的管弦乐队，冯说。 ；
研究还表明，这些令人难以置信的小十字形远志只需要微微瓦（PW，10 ^ – 12瓦）到纳瓦（NW，10 ^ – 9瓦）射频功率水平来维持他们的高频率振荡。 ；
冯说：“不仅具有如此大的体积和质量的惊人的动态范围，而且是节能和非常安静的装置，我们非常仔细地听他们说话，并非常轻柔地与他们交谈”；
论文的共同作者是：Jaesung Lee，一个Case Western Reserve博士后研究员；Max Zenghui Wang，前副研究员现在电子中国科学技术大学（电子科技大学），成都，中国；Keliang的他，一个物理的前研究生，现在在NVIDIA公司高级工程师；芮洋，毕业的学生，现在在斯坦福大学做博士后；杰珊，在Case Western Reserve现在曾经是康奈尔大学物理学教授。