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El nuevo dispositivo ofrece una 'audición' similar a la de un gato


Se considera que los gatos tienen algunas de las mejores capacidades auditivas de todo el reino animal. El rango de audición de los gatos a menudo puede superar al de los perros, y los felinos generalmente pueden determinar el tono y los tonos mucho mejor que sus contrapartes humanas, especialmente los 'grandes felinos'. Un equipo de investigadores ha diseñado un nuevo dispositivo auditivo inspirado en gatos que puede mejorar en gran medida lo que puede oír el oído humano.

El "parche" atómicamente delgado tiene un volumen de apenas decenas de billones de veces más pequeño y 100.000 veces más delgado que el tímpano humano. Los investigadores de la Case Western Reserve University esperan usar algún día los dispositivos para crear la próxima generación de comunicaciones de baja potencia con un alcance significativamente mejorado.

"La detección y la comunicación son claves para un mundo conectado", dijo el profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática Philip Feng. Feng actuó como autor correspondiente en un artículo sobre el trabajo publicado el 30 de marzo en la revistaAvances científicos. "En las últimas décadas, hemos estado conectados con dispositivos y sistemas altamente miniaturizados, y hemos estado buscando tamaños cada vez más pequeños para esos dispositivos".

La mayor lucha para el equipo, según Feng, fue obtener un rango de señal más amplio en un dispositivo increíblemente pequeño.

"Al final, necesitamos transductores que puedan manejar señales sin perder o comprometer información tanto en el 'techo de señal' (el nivel más alto de una señal no distorsionada) como en el 'piso de ruido' (el nivel detectable más bajo)", dijo Feng.

El tímpano humano normalmente puede captar entre 60 y 100 dB en un rango de 10 Hz a 10 kHz. Una vez fuera de este rango, los oídos humanos rápidamente dejan de captar el sonido. Sin embargo, el gato doméstico común puede alcanzar rangos aún más altos.

Para duplicar este efecto, los investigadores necesitaban construir los 'tímpanos' a nivel atómico. Utilizaron una combinación de nanofabricación y micromanipulación para suspender capas atómicas sobre una oblea de silicio. Luego, el equipo hizo contactos eléctricos con los dispositivos. Incluso a pesar de su pequeño tamaño, los resonadores muestran una "sintonización" de frecuencia, según los investigadores, "lo que significa que los tonos se pueden manipular estirando las membranas del parche a través de fuerzas electrostáticas. Sería similar a afinar un tambor en una orquesta. Feng notó.

"No solo tienen un rango dinámico sorprendentemente grande con un volumen y masa tan pequeños, sino que también son dispositivos energéticamente eficientes y muy 'silenciosos'", dijo Feng, "los 'escuchamos' con mucha atención y 'hablamos' con ellos muy suavemente."

En este momento, el proyecto no estaba adaptado a un dispositivo específico ni a un uso en mente en el mercado actual. El equipo quería probar exactamente hasta qué punto podían minimizar la tecnología y, al mismo tiempo, mejorar la calidad. Los transductores mejorados podrían desarrollarse más con el tiempo, pero por ahora, Feng dijo que está satisfecho con la creación de uno de los dispositivos de audio a escala más pequeña del mundo.

"Lo que hemos hecho aquí es mostrar que algunos resonadores de parche electromecánicos atómicamente delgados y miniaturizados pueden ofrecer un rango dinámico notablemente amplio, hasta ~ 110dB, a frecuencias de radio (RF) de hasta 120MHz", dijo Feng. "Estos rangos dinámicos en RF son comparables al amplio rango dinámico de la capacidad auditiva humana en las bandas de audio".


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