En électronique conventionnelle, beaucoup d'efforts sont consacrés à l'élimination de la résonance stochastique (SR) - le sifflement gênant qui entrave généralement la détection des signaux faibles et dégrade les performances globales de l'appareil. Mais, Et s'il y avait un moyen d'exploiter cet effet pour améliorer la transmission du signal pour une nouvelle génération d'appareils, tels que les capteurs bio-inspirés et les processeurs informatiques dont la conception est basée sur les réseaux de neurones du cerveau ?

Des chercheurs de l'Université d'Osaka au Japon s'efforcent d'y parvenir, utilisant des nanotubes de carbone à paroi simple (SWNT). Ils ont créé un dispositif SR de réseau de sommation qui détecte les signaux inférieurs au seuil, fabriqué pour inclure un composant antibruit. Les chercheurs rapportent leurs découvertes cette semaine dans le journal Lettres de physique appliquée .

"Les capacités fonctionnelles de notre dispositif SR réseau, qui repose sur des nanomatériaux denses et exploite le bruit spontané intrinsèque à température ambiante, offrir un aperçu des futurs appareils électroniques bio-inspirés, " dit Megumi Akai-Kasaya, professeur assistant à l'université d'Osaka.

Les chercheurs ont su au cours des dernières décennies que certains animaux utilisent la RS pour améliorer la transmission ou la détection de signaux inférieurs au seuil de détection. Pagaies vivant dans les rivières boueuses, par exemple, peut détecter, et ainsi se nourrir, le plancton le plus proche uniquement lorsqu'il y a un bruit électrique de fond provenant d'une autre masse de plancton. Le bruit de fond est utilisé pour amplifier les signaux du plancton voisin. Les écrevisses utilisent également SR, qui fait partie du bruit mécanique dans l'eau, pour détecter les mouvements subtils des prédateurs.

Il existe également des preuves que le cerveau humain utilise la RS dans le traitement visuel. Les signaux lumineux indétectables à l'œil droit deviennent détectables par l'ajout de bruit à l'œil gauche. Plus récemment, les chercheurs ont découvert que l'ajout de bruit aléatoire tel que SR, dans le bon sens, aux appareils électroniques peut augmenter la détectabilité des signaux et l'efficacité de la transmission de l'information.

Il y a deux exigences de base pour développer un dispositif électronique basé sur SR :un seuil de détection de signal et la présence de bruit supplémentaire. Pour satisfaire ces exigences dans leur appareil SWNT, l'équipe de recherche a créé un réseau SWNT dans lequel jusqu'à 300 nanotubes de carbone ont été alignés parallèlement les uns aux autres entre des électrodes de chrome, ce qui a augmenté la capacité de détection du signal.

Ils ont fonctionnalisé les SWNTs avec des molécules d'acide phosphomolybdique (PMo12), qui peut s'adsorber fermement sur les matériaux en graphite, avant de sécher l'appareil sur une plaque chauffante à 150 degrés Celsius sous pression atmosphérique. L'adsorption des molécules PMo12 sur les SWNT a généré un bruit supplémentaire.

"Les SWNT peuvent être générateurs de bruit spontané, en raison de leur grande sensibilité aux perturbations extérieures de la surface, " a déclaré Akai-Kasaya. " Ce que nous avons découvert, c'est que l'introduction d'un perturbateur supplémentaire - l'adsorption moléculaire, et en particulier avec l'adsorption de PMo12 - a généré un type de bruit électrique important et réglable en plus du bruit environnemental commun."

Le groupe a testé 10 molécules différentes adsorbées dans les SWNT en tant que générateurs de bruit et a constaté que la combinaison SWNT/PMo12 était plus de deux fois plus efficace que les autres combinaisons fonctionnalisées SWNT.

"Les SWNT offrent une voie prometteuse pour réaliser un dispositif SR de réseau de sommation de petite taille qui utilise la fluctuation thermique moléculaire comme source de bruit." dit Akai-Kasaya.