Sensoren vækker kun ved tilstedeværelse af et signal af interesse

Her er din opgave. Byg en lille sensor, der registrerer en signatur af infrarøde (IR) bølgelængder, der er karakteristiske for et varmt udstødningsrør, en brændeovn, eller måske endda et menneske. Design sensoren, så den kan forblive i dvale og uden opsyn, men altid opmærksom, selv i årevis, uden at trække på batteristrøm. Og byg sensoren, så selve detektionshandlingen kan igangsætte udsendelsen af ​​et signal, der advarer krigskæmpere, brandmænd, eller andre, at et "signal-af-interesse" er blevet opdaget. Det er bare den slags intelligens, rekognoscering, og overvågningsteknologi (ISR), der kan øge situationsbevidstheden og samtidig minimere behovet for potentielt farlige vedligeholdelsesopgaver for at udskifte nedslidte batterier.

Online i dag i bladet Natur nanoteknologi , et forskerhold ved Northeastern University, ledet af el- og computeringeniør lektor Matteo Rinaldi, rapporterer, at de udfører denne høje rækkefølge af DARPA's Near Zero Power RF og Sensor Operation (N-ZERO) program med en enhed, som Boston-teamet omtaler som en "plasmonisk forbedret mikromekanisk fotoswitch."

"Det, der virkelig er interessant ved Northeastern IR-sensorteknologien er, at i modsætning til konventionelle sensorer, den bruger nul standby-strøm, når de IR-bølgelængder, der skal detekteres, ikke er til stede, " sagde Troy Olsson, leder af N-ZERO-programmet i DARPAs Microsystems Technology Office. "Når disse IR-bølgelængder er til stede og rammer det nordøstlige teams IR-sensor, energien fra IR-kilden opvarmer følerelementerne, som, på tur, forårsager fysisk bevægelse af nøglesensorkomponenter. Disse bevægelser resulterer i den mekaniske lukning af ellers åbne kredsløbselementer, hvilket fører til signaler om, at mål-IR-signaturen er blevet detekteret."

Sensoren er et udstillingsvindue for smart fysik og teknik, herunder et gitter af nanoskala -patches, hvis specifikke dimensioner begrænser dem til kun at absorbere bestemte IR -bølgelængder. "De afgiftsbaserede ophidselser, kaldet plasmoner (der kan opfattes lidt som krusninger på vandoverfladen), er stærkt lokaliseret under nanoskala-pletterne og fanger effektivt specifikke bølgelængder af lys ind i den ultratynde struktur, fremkalder en relativt stor og hurtig stigning i dens temperatur, " forklarede Rinaldi. Disse temperaturstigninger, på tur, føre til en opstrøms rækkefølge af hændelser, der kulminerer i kredsløb-fuldstændige deformationer af andre dele af sensoren.

"Teknologien har flere sensorelementer - hver indstillet til at absorbere en specifik IR-bølgelængde, "Bemærkede Olsson." Sammen, disse kombineres til komplekse logiske kredsløb, der er i stand til at analysere IR-spektre, hvilket åbner vejen for disse sensorer til ikke kun at detektere IR-energi i miljøet, men for at specificere, om denne energi stammer fra en brand, køretøj, person eller en anden IR-kilde."

Overvej identifikation af køretøjer ud fra deres IR -emissioner. Motorer, der forbrænder benzin eller dieselbrændstoffer, udsender specifikke forbindelser i deres udstødningsgasser. Blandt disse forbindelser er CO2, CO, H2O, forskellige oxider af nitrogen og svovl (NOx og SOx, henholdsvis), og carbonhydrider såsom methan. "Som resultat, de infrarøde emissionsspektre for de opvarmede udstødningsgasser, der kommer ud af køretøjer som lastbiler, biler eller fly kan i sig selv fungere som signatur specifik for en køretøjstype, " forklarede Zhenyun Qian, som har arbejdet sammen med Rinaldi og andre forskerholdsmedlemmer på N-ZERO-programmet.

Et primært mål for N-ZERO-programmet er at udvikle grundlæggende teknologier, der åbner vejen for nye og mere dygtige sensorsystemer, der er relevante for national sikkerhed. NU-holdet påpeger i sin Natur nanoteknologi papir, at den samme teknologi kan blive vigtig i løbet af de kommende år, efterhånden som tingenes internet udvides til at omfatte hundreder af milliarder af enheder, lige fra biler, til apparater, til fjernbetjente sensorer. "Muligheden til kun at forbruge strøm, når der er brugbar information til stede, vil resultere i næsten ubegrænset varighed af drift for uovervågede sensorer, der er indsat til at detektere sjældne, men tidskritiske hændelser, med en banebrydende indvirkning på spredningen af ​​tingenes internet, "forudsiger de nordøstlige forskere i deres papir.