Na eletrônica convencional, muito esforço é dedicado à eliminação da ressonância estocástica (SR) - o chiado irritante que geralmente impede a detecção de sinais fracos e degrada o desempenho geral do dispositivo. Mas, e se houvesse uma maneira de explorar esse efeito para melhorar a transmissão do sinal para uma nova geração de dispositivos, como sensores bioinspirados e processadores de computação cujo design é baseado nas redes neurais do cérebro?

Pesquisadores da Universidade de Osaka, no Japão, estão trabalhando para conseguir exatamente isso, usando nanotubos de carbono de parede única (SWNTs). Eles criaram um dispositivo SR de rede de soma que detecta sinais de sublimiar, fabricado para incluir um componente de ruído automático. Os pesquisadores relatam suas descobertas esta semana no jornal Cartas de Física Aplicada .

"As capacidades funcionais do nosso dispositivo SR de rede, que depende de nanomateriais densos e explora o ruído espontâneo intrínseco à temperatura ambiente, oferecem um vislumbre de futuros dispositivos eletrônicos bioinspirados, "disse Megumi Akai-Kasaya, professor assistente na Universidade de Osaka.

Pesquisadores sabem nas últimas décadas que alguns animais usam SR para melhorar a transmissão ou detecção de sinais abaixo do limite de detecção. Peixe-remo que vive em rios lamacentos, por exemplo, pode detectar, e assim se alimentar, o plâncton mais próximo apenas quando houver ruído elétrico de fundo vindo de outra massa de plâncton. O ruído de fundo é usado para amplificar os sinais do plâncton próximo. Lagostas também usam SR, que faz parte do ruído mecânico na água, para detectar movimentos sutis de predadores.

Também há evidências de que o cérebro humano usa SR no processamento visual. Sinais de luz indetectáveis ​​para o olho direito tornam-se detectáveis ​​pela adição de ruído para o olho esquerdo. Mais recentemente, pesquisadores descobriram que adicionar ruído aleatório, como SR, no caminho certo, para dispositivos eletrônicos pode aumentar a detectabilidade de sinais e a eficiência de transmissão de informações.

Existem dois requisitos básicos para desenvolver um dispositivo eletrônico baseado em SR:um limite de detecção de sinal e a presença de ruído adicional. Para satisfazer esses requisitos em seu dispositivo SWNT, a equipe de pesquisa criou uma rede SWNT na qual até 300 nanotubos de carbono foram alinhados paralelamente entre si entre eletrodos de cromo, o que aumentou a capacidade de detecção do sinal.

Eles funcionalizaram os SWNTs com moléculas de ácido fosfomolíbdico (PMo12), que pode se adsorver firmemente em materiais de grafite, antes de secar o dispositivo em uma placa de aquecimento a 150 graus Celsius sob pressão atmosférica. A adsorção das moléculas PMo12 nos SWNTs gerou ruído adicional.

"SWNTs podem ser geradores de ruído espontâneo, devido à sua alta sensibilidade à perturbação da superfície externa, "Akai-Kasaya disse." O que descobrimos é que a introdução de um disruptor extra - adsorção molecular, e particularmente com a adsorção de PMo12 - gerado um tipo grande e ajustável de ruído elétrico, além do ruído ambiental comum. "

O grupo testou 10 moléculas diferentes adsorvidas nos SWNTs como geradores de ruído e descobriu que a combinação SWNT / PMo12 era mais de duas vezes mais eficaz do que as outras combinações funcionalizadas SWNT.

"Os SWNTs oferecem uma rota promissora para a realização de um dispositivo SR de rede de soma de pequeno tamanho que utiliza a flutuação térmica molecular como fonte de ruído." Akai-Kasaya disse.