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Materiales para fibra óptica con función electrónica integrada
Por primera vez, un grupo de químicos, físicos e ingenieros ha desarrollado materiales cristalinos que permiten una fibra óptica alta velocidad que tiene integradas las funciones electrónicas. Las aplicaciones potenciales de estas fibras ópticas incluyen mejora de las telecomunicaciones y otras tecnologías híbridas ópticas y electrónicas, tecnología láser mejorada y dispositivos de teledetección más precisos. La investigación fue iniciada por Rongrui He, investigador postdoctoral en el Departamento de Química de la Universidad de Penn State. El equipo internacional, liderado por John Badding, un profesor de química en la Universidad Estatal de Pensilvania, publicará sus conclusiones en la revista Nature Photonics.
Badding explicó que uno de los grandes retos tecnológicos actuales es el intercambio de información entre la óptica y la electrónica de forma rápida y eficiente. La tecnología existente ha dado lugar a formas a veces torpes de fusión de fibras ópticas con chips electrónicos, a base de silicio, que sirven como bloques de construcción para la mayoría de los dispositivos electrónicos semiconductores, tales como células solares, diodos emisores de luz (LED), computadoras, y teléfonos celulares. «La fibra óptica es generalmente un medio pasivo que simplemente transporta la luz, mientras que el chip es la pieza que lleva a cabo la parte electrónica de la ecuación», dijo Badding. «Por ejemplo, la luz se transmite desde Londres a Nueva York a través de cables de fibra óptica cuando dos personas establecen una llamada de vídeo en sus computadoras. Sin embargo, las pantallas de los ordenadores y dispositivos electrónicos asociados tienen que tomar esa luz y convertirla en una imagen, que es un proceso electrónico, la luz y la electricidad están trabajando en conjunto en un proceso llamado conversión OEO, o una conversión óptica-eléctrica-óptica «. Badding dijo que, idealmente, en lugar de acoplamiento de la fibra óptica al chip, como es de rutina en la tecnología existente, una «fibra inteligente» tendría las funciones electrónicas ya construidas adentro
La integración de las fibras ópticas y chips es difícil por muchas razones. En primer lugar, las fibras son redondas y cilíndricas, mientras que los chips son planos, por lo que simplemente la configuración de la conexión entre los dos es un reto. Otro desafío es la alineación de las piezas que son tan pequeñas. «Una fibra óptica es 10 veces menor que la anchura de un cabello humano. Además de eso, hay luz que guían las vías que se construyen en los chips que son incluso más pequeñas que las fibras de hasta 100 veces», dijo Badding. «Así que imagínate tratando de alinear los dos dispositivos. Esa hazaña es un gran reto para la tecnología de hoy.»
Para enfrentar estos desafíos, los miembros del equipo tomaron un enfoque diferente. En lugar de combinar un chip plano con una fibra óptica, encontraron una manera de construir un nuevo tipo de fibra óptica con su propio componente electrónico integrado, evitando así la necesidad de integrar la fibra óptica en un chip. Para ello, utilizaron técnicas de alta presión de química para depositar materiales semiconductores directamente, capa por capa, en pequeños agujeros en las fibras ópticas. «El gran avance es que no necesitamos todo el chip, como parte del producto terminado, hemos logrado construir la unión -. El límite activo, donde toda la acción electrónica se lleva a cabo – a la derecha en la fibra», dijo Pier JA Sazio de la Universidad de Southampton en el Reino Unido y uno de los líderes del equipo. «Por otra parte, mientras que la fabricación convencional de chips requiere de millones de dólares de las instalaciones de sala limpia, nuestro proceso se puede realizar con un equipo sencillo que cuesta mucho menos.»
Sazio agregó que uno de los objetivos clave de la investigación en este campo es la creación de una forma rápida, toda la red de fibra. «Si la señal no sale de la fibra, entonces se trata de una tecnología más rápida, más barata y más eficiente», dijo Sazio. «El traslado de la tecnología del chip directamente sobre la fibra, que es el lugar más natural para la luz, abre la posibilidad de semiconductores embebidos para llevar aplicaciones optoelectrónicas al siguiente nivel. En la actualidad, todavía tiene conmutación eléctrica en ambos extremos de la fibra óptica. Si en realidad podemos generar señales dentro de una fibra, se hace posible una gama entera de aplicaciones optoelectrónicas.»
La investigación también tiene muchas posibles aplicaciones en telecomunicaciones. «Por ejemplo, nuestro trabajo también representa un enfoque muy diferente a los cruces de semiconductores de fabricación que estamos investigando para aplicaciones de células solares», dijo Badding.
Fuente: EurekAlert!
Energía inalámbrica podría revolucionar el transporte por carretera
Un equipo de investigación de la Universidad de Stanford ha diseñado un sistema de carga de alta eficiencia que utiliza campos magnéticos para transmitir de forma inalámbrica grandes corrientes eléctricas entre bobinas de metal colocadas a varios metros de distancia. El objetivo de la investigación a largo plazo es el desarrollo de una carretera totalmente eléctrica que carga de forma inalámbrica los coches y camiones a medida que circulan por el camino.
La nueva tecnología tiene el potencial de aumentar drásticamente la autonomía de los vehículos eléctricos y, finalmente, transformar el viaje por carretera, según los investigadores. Sus resultados se publican en las revista Applied Physics Letters (APL).
«Nuestra visión es que usted será capaz de conducir en cualquier carretera y cargar el coche», dijo Shanhui Fan, profesor asociado de ingeniería eléctrica. «El despliegue a gran escala implica la modernización de la red de autopistas completa e incluso podría tener aplicaciones más allá de transporte».
Campo de prácticas
Un sistema de carga inalámbrica solventaría una desventaja importante de los coches eléctricos plug-in – su tiempo de conducción limitado. El nuevo eléctrico de Nissan, por ejemplo, recorre menos de 200 km con una sola carga, y la batería tarda varias horas para recargarse por completo.
Un sistema de autocarga que supere estas limitaciones. «Lo que hace este interesante concepto es que potencialmente podría conducir una cantidad ilimitada de tiempo sin tener que recargar», dijo el coautor del estudio, Richard Sassoon, Stanford Global Climate and Energy Project (GCEP), que financió la investigación. «En realidad, podría tener más energía almacenada en su batería al final de su viaje que con la que se comenzó.»
La transferencia de energía inalámbrica se basa en una tecnología llamada de acoplamiento por resonancia magnética. Dos bobinas de cobre se sintonizan para resonar a la misma frecuencia natural – como dos copas de vino que vibran cuando una nota específica se canta. Las bobinas se colocan unos metros de distancia. Una bobina está conectada a una corriente eléctrica, que genera un campo magnético que induce a la segunda bobina a resonar. Esto da como resultado de la resonancia magnética, la transferencia invisible de energía eléctrica a través del aire de la primera bobina a la bobina receptora. «La transferencia inalámbrica de energía sólo se producirá si los dos resonadores están en sintonía», señaló Fan. «Los objetos sintonizados a diferentes frecuencias no se verá afectados.»
En 2007, investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts utilizaron resonancia magnética para encender una bombilla de 60 watios. El experimento demostró que la energía podría ser transferida entre dos bobinas estacionarias, incluso cuando seres humanos y otros obstáculos se colocaran en el medio.
«En el experimento del MIT, el campo magnético parecía no tener ningún impacto en las personas que se encontraban entre las bobinas,» dijo Fan. «Eso es muy importante en términos de seguridad.»
Carga inalámbrica
Los investigadores del MIT han creado una empresa spin-off que está desarrollando un sistema de carga fija inalámbrica capaz de transferir unos tres kilowatios de energía eléctrica a un vehículo estacionado en un garaje o en la calle.
Fan y sus colegas se preguntaron si el sistema del MIT podría ser modificado para transferir 10 kilowatios de energía eléctrica a una distancia de 6.5 metros – suficiente para cargar un vehículo en movimiento a velocidades de autopista. La batería del coche que proporciona un impulso adicional para la aceleración o la conducción cuesta arriba.
He aquí cómo el sistema podría funcionar: Una serie de bobinas conectadas a una corriente eléctrica estaría incorporada en la carretera. Bobinas receptoras unidas a la parte inferior del coche resonarían cuando se desplazan los vehículos a lo largo de la vía, creando campos magnéticos que continuamente llevarían a la transferencia de electricidad para cargar la batería.
Para determinar la forma más eficiente para transmitir 10 kW de potencia para un coche de verdad, el equipo de Stanford creó modelos informáticos de los sistemas con placas de metal agregado a la bobina del diseño básico.
«El asfalto de la carretera, probablemente tendría poco efecto, pero los elementos metálicos en el cuerpo del coche pueden alterar drásticamente los campos electromagnéticos», explicó Fan. «Por eso hicimos el estudio APL para averiguar el esquema de transferencia óptima si están presentes objetos metálicos de gran tamaño»
El uso de simulaciones matemáticas, investigadores postdoctorales Xiaofang Yu y Sunil Sandhu encontrado la respuesta: Una bobina dobladas en un ángulo de 90 grados y unido a una placa de metal puede transferir 10 kilovatios de energía eléctrica a una bobina de idéntica 6,5 ??metros de distancia.
«Eso es lo suficientemente rápido para mantener una velocidad constante», dijo Fan. «Para cargar la batería del coche en realidad se requieren arreglos de las bobinas incrustadas en la carretera. Este esquema de transferencia inalámbrica tiene una eficiencia del 97 por ciento.»
El futuro inalámbrico
Fan y sus colegas recientemente presentó una solicitud de patente para su sistema inalámbrico. El siguiente paso es probarlo en el laboratorio y, finalmente, probar en condiciones reales de conducción. «Puede muy fiable utilizar estas simulaciones de computadora para predecir cómo un dispositivo real se comportaría», dijo Fan.
Los investigadores también quieren asegurarse de que el sistema no afectará a los conductores, pasajeros o las decenas de microcomputadoras que las operaciones de vehículos de dirección de control, navegación, aire acondicionado y otros.
«Tenemos que determinar muy pronto que no se haga daño a las personas, los animales, la electrónica del coche o las tarjetas de crédito en su billetera», dijo Sven Beiker, director ejecutivo del Centro de Investigación Automotriz en Stanford (CARS). Aunque una eficiencia de transferencia de energía del 97 por ciento es extremadamente alta, Beiker y sus colegas quieren estar seguros de que el tres por ciento restante se pierde como calor y no como la radiación potencialmente dañina.
Algunos expertos prevén un sistema de transporte automatizado de la carretera donde los vehículos eléctricos sin conductor se cargan de forma inalámbrica con energía solar u otras fuentes de energía renovables. El objetivo sería reducir los accidentes y mejorar dramáticamente el flujo de tráfico al tiempo que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Beiker, quien es coautor del estudio APL, dijo que la tecnología inalámbrica podría algún día ayudar a la navegación GPS de los coches sin conductor. «El GPS te dice dónde se encuentra en el planeta, pero para mayor seguridad, usted quiere asegurarse de que su coche está en el centro de la pista.» En el sistema propuesto, los campos magnéticos también podría ser utilizado para controlar la dirección, explicó. Puesto que las bobinas estarían en el centro del carril, podrían proporcionar un posicionamiento muy preciso sin ningún coste extra.
Los investigadores también han comenzado las conversaciones con Michael Lepech, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental, para estudiar el diseño óptimo de los transmisores de firme y determinar si los metales y otras barras de refuerzo en el pavimento reducen la eficiencia.
«Tenemos la oportunidad de repensar la forma en que la energía eléctrica se entrega a nuestros coches, casas y trabajo», dijo Fan. «Estamos acostumbrados a pensar en la entrega de potencia en función de los cables y conectar las cosas en la pared. Imagina que en lugar de cables y enchufes, puede transferir la energía a través del vacío. Nuestro trabajo es un paso en esa dirección».
Fuente: EurekAlert!
Olympus lanza primer microscopio digital con pantalla táctil
El nuevo Opto-Microscopio digital de la serie DSX de Olympus (Japón) es el primero en integrar un microscopio digital con un monitor de pantalla táctil. Se estrenó en Japón el 18 de enero, pero aún no está disponible en Europa o EE.UU. Una vez que la muestra se ha colocado , el microscopio óptico-digital se puede controlar mediante la pantalla táctil. El microscopio también contiene una función de vista previa de múltiples fotografías que automáticamente la muestra en condiciones diferentes lo que permite al usuario alternar rápidamente entre los diferentes puntos de vista.
En 2011 se vendieron más teléfonos inteligentes que ordenadores PC’s
Por primera vez, los teléfonos inteligentes (smartphones) se han convertido en más populares que las computadoras tradicionales. El grupo de investigación Canalys estima que 487.7 millones de teléfonos inteligentes fueron servidos en 2011, un incremento de más del 60 por ciento desde 2010. La producción de computadoras creció también, pero más lentamente – en torno al 15 por ciento más enviadas el año pasado. Incluso la cuenta de tabletas como computadoras personales, eso es sólo 414.6 millones de unidades. Los datos del informe corroboran mucho de lo que hemos estado escuchando en otros lugares, es decir, que si bien los teléfonos inteligentes no están reemplazando a las computadoras, están rápidamente convirtiéndose en el dispositivo móvil de su elección.
Canalys, sin embargo, no espera necesariamente que el aumento de venta de los teléfonos inteligentes siga de esta forma el próximo año. Se sugiere que los fabricantes se centran en modelos de gama alta y mayor rentabilidad, en lugar de empujar a un mayor número de productos de gama baja. También es probable que los fabricantes racionalicen las opciones de gadgets en general, y se centren en una vida útil mayor para cada uno. Las cifras que Canalys cita no son directamente de los fabricantes, por lo que puede darse algo certeza, aunque reflejan una tendencia bien establecida de crecimiento de los teléfonos inteligentes.
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