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Atomfernsehen

30.08.2022

NIST-Wissenschaftler demonstrieren die Verwendung von Rubidiumatomen im Rydberg-Zustand als Empfänger, die Live-Videos empfangen und sogar Videospiele spielen können. Ein mit Atomen im Rydberg-Zustand gefüllter Glasbehälter wird mit einem stabilen Funksignal beaufschlagt. Die modulierte Ausgabe wird dann einem Fernsehgerät zugeführt, wo ein Analog-Digital-Wandler das Signal zur Anzeige in ein Videografik-Array-Format umwandelt. Diese Arbeit ist Teil des NIST-on-a-Chip-Programms.

Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) haben ihr Atomradio angepasst, um Farbfernseher und Videospiele zu erkennen und anzuzeigen.

Atombasierte Kommunikationssysteme sind von praktischem Interesse, da sie physisch kleiner und toleranter gegenüber lauten Umgebungen sein können als herkömmliche Elektronik. Das Hinzufügen von Video kann Funksysteme verbessern, beispielsweise an abgelegenen Orten oder in Notfällen.

Der NIST-Empfänger verwendet Atome, die in hochenergetischen Rydberg-Zuständen präpariert wurden, die extrem empfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern, einschließlich Funksignalen, sind. Diese Sensoren messen auch die Signalstärke, die dem Internationalen Einheitensystem (SI) zugeordnet ist.

Wissenschaftler verwenden zwei verschiedene Farblaser, um gasförmige Rubidium-Atome in Rydberg-Zuständen in einem Glasbehälter zu erzeugen. Das Team hatte zuvor ein Cäsiumatom-Setup verwendet, um ein einfaches Radio und ein Kopfhörergerät zu demonstrieren, um die Empfindlichkeit um den Faktor XNUMX zu erhöhen.

Zur Vorbereitung des Videoempfangs wird ein mit Atomen gefüllter Glasbehälter mit einem stabilen Funksignal beaufschlagt. Das Team kann Energieverschiebungen in den Rydberg-Atomen erkennen, die dieses Referenzsignal modulieren. Die modulierte Ausgabe wird dann dem Fernseher zugeführt. Ein Analog-Digital-Wandler wandelt das Signal zur Anzeige in ein Videografik-Array-Format um.

Für die Live-Videoanzeige oder die Anzeige von Videospielen wird dieses Eingangssignal vom Camcorder gesendet, um das ursprüngliche Referenzsignal zu modulieren, und dann an eine Hornantenne angelegt, die die Übertragung zu den Atomen leitet. Die Forscher verwenden das ursprüngliche Referenzsignal als Referenz und vergleichen es mit dem endgültigen Videoausgang, der durch die Atome erkannt wird, um das System zu bewerten.

Die Wissenschaftler untersuchten die Größe des Laserstrahls, die Leistung und die Detektionsmethoden, die die Atome benötigen, um Videos in Standardauflösung zu erzeugen. Die Strahlgröße beeinflusst die durchschnittliche Verweilzeit von Atomen in der Laserinteraktionszone. Diese Zeit ist umgekehrt proportional zur Empfängerbandbreite; Das heißt, weniger Zeit und ein kleinerer Strahl liefern mehr Daten. Dies liegt daran, dass sich die Atome in und aus der Wechselwirkungszone bewegen, sodass kleinere Bereiche zu einem höheren „Aktualisierungs“-Signal und einer besseren Auflösung führen.

Die Forscher fanden heraus, dass der kleine Strahldurchmesser (weniger als 100 Mikrometer) bei beiden Lasern zu einer viel schnelleren Reaktion und Farbwahrnehmung führte. Das System erreichte Datenübertragungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 Megabit pro Sekunde, was als hervorragend für Videospiele und Heim-Internet gilt. Es wird weiter geforscht, um die Systemkapazität und die Datenraten zu erhöhen.

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essbare Batterie 12.04.2023

Wissenschaftler entwickeln weiterhin Elektronik, die unsere Gesundheit im Körper sicher überwachen und heilen kann. Leider ist es nicht immer einfach, diese winzigen medizinischen Geräte mit Strom zu versorgen.

Jetzt gibt es einen neuen Batterietyp, der in dieser Abteilung helfen kann. Hergestellt aus vollständig essbaren Substanzen, kann es sich sicher im Magen auflösen und alles tun, was es braucht.

Das von Molekularelektronik-Experten am Italian Institute of Technology entwickelte Prototypgerät arbeitet mit einer harmlosen Spannung von 0,65 Volt und liefert 48 Minuten lang 12 Mikroampere, in dem Bereich, der für die Stromversorgung winziger Elektronik erforderlich ist.

Aus einer abwechslungsreichen Zutatenliste hergestellt, ist dies der erste funktionsfähige Akku, der als Snack serviert wird. Zu seinen Inhaltsstoffen gehören das Vitamin Riboflavin für die Anode der Batterie (ihr "negatives" Ende) und der Zusatz von Quercetin als Kathode ("positives" Ende). Der Elektrolyt (der elektrische Ladung erzeugt) wird aus einer Lösung auf Wasserbasis hergestellt, und der Separator (der Kurzschlüsse verhindert) wird aus Erdalgen hergestellt, die in Sushi-Restaurants zu finden sind.

Aktivkohle, die häufig zur Behandlung von Vergiftungen verwendet wird, ist enthalten, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, während die äußeren Kontakte, die Strom an ein anderes Gerät übertragen, aus Bienenwachs in Kombination mit lebensmittelechtem dekorativem Gold bestehen.

Der Akku behält seine Ladung für Dutzende von Zyklen, obwohl er sich zum Laden außerhalb des Gehäuses befinden muss. Der hier erstellte Prototyp ist ungefähr einen Quadratzentimeter (0,155 Quadratzoll) groß, aber das Team arbeitet bereits daran, ihn kleiner zu machen.

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