p Os microssensores sem fio possibilitaram novas maneiras de monitorar nosso ambiente, permitindo aos usuários medir os espaços anteriormente fora dos limites para pesquisa, como áreas tóxicas, componentes do veículo, ou áreas remotas do corpo humano. Pesquisadores, Contudo, foram frustrados por melhorias limitadas na qualidade dos dados e sensibilidade desses dispositivos decorrentes de desafios associados aos ambientes em que operam e a necessidade de sensores com pegadas extremamente pequenas. p Um novo artigo publicado hoje em Nature Electronics por pesquisadores do Advanced Science Research Center (ASRC) do The Graduate Center da City University of New York, Wayne State University, e Michigan Technological University, explica como novos dispositivos com recursos muito além dos sensores convencionais podem ser construídos por meio do empréstimo de conceitos da mecânica quântica.

p O time, liderado por Andrea Alù, diretor da Iniciativa Fotônica do ASRC e Professor Einstein de Física no Centro de Pós-Graduação, e Pai-Yen Chen, professor da Wayne State University, desenvolveu uma nova técnica para projetar microssensores que permite uma sensibilidade significativamente aprimorada e uma pegada muito pequena. Seu método envolve o uso de escala recíproca de tempo de paridade isoespectral, ou simetria PTX, para projetar os circuitos eletrônicos. Um 'leitor' é emparelhado com um microssensor passivo que atende a essa simetria PTX. O par consegue leituras de radiofrequência altamente sensíveis.

p "No esforço para miniaturizar os sensores para melhorar sua resolução e permitir redes em grande escala de dispositivos de detecção, melhorar a sensibilidade dos microssensores é crucial, "Alù disse." Nossa abordagem aborda essa necessidade, introduzindo uma condição de simetria generalizada que permite leituras de alta qualidade em uma pegada miniaturizada. "

p O trabalho se baseia em avanços recentes na área da mecânica quântica e óptica, que mostraram que sistemas simétricos sob inversão de espaço e tempo, ou tempo de paridade (PT) simétrico, pode oferecer vantagens para o projeto do sensor. O artigo generaliza essa propriedade para uma classe mais ampla de dispositivos que satisfazem uma forma mais geral de simetria - simetria PTX. Este tipo de simetria, é particularmente adequado para manter alta sensibilidade, enquanto reduz drasticamente a pegada.

p Os pesquisadores conseguiram mostrar esse fenômeno em um sistema de sensor telemétrico baseado em um circuito eletrônico de radiofrequência, que exibiu resolução e sensibilidade drasticamente melhoradas em comparação com sensores convencionais. Os sensores de pressão sem fio baseados em microeletromecânicos (MEMS) compartilham as vantagens de sensibilidade dos dispositivos simétricos de PT anteriores, mas, crucialmente, a condição de simetria generalizada permite a miniaturização do dispositivo e permite uma realização eficiente em baixas frequências dentro de um circuito eletrônico compacto.

p Esta nova abordagem pode permitir que os pesquisadores superem os desafios atuais na implantação de redes onipresentes de longa duração, microssensores discretos para monitorar grandes áreas. Na era da internet das coisas e big data, essas redes são úteis para a saúde sem fio, cidades inteligentes, e sistemas ciberfísicos que reúnem e armazenam dinamicamente grandes quantidades de informações para eventual análise.

p "O desenvolvimento de microssensores sem fio com alta sensibilidade é um dos maiores desafios para o uso prático em bioimplantes, eletrônicos vestíveis, Internet das Coisas, e sistemas ciber-físicos, "Disse Chen." Embora tenha havido um progresso contínuo em sensores micro-usinados em miniatura, os fundamentos da técnica de leitura telemétrica permanecem essencialmente inalterados desde sua invenção. Esta nova abordagem de telemetria tornará possível o objetivo há muito procurado de detectar com sucesso minúscula atuação física ou química de microssensores sem contato. "