30 de marzo de 2020
9 de marzo de 2018

Avance en el diseño de circuitos electrónicos más resistentes

Avance en el diseño de circuitos electrónicos más resistentes
ASRC

   MADRID, 9 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Una innovación en el diseño de circuitos electrónicos por investigadores de la Universidad de New York City proporciona una protección sólida contra el daño que afecta la transmisión de señal.

   Las personas dependen cada vez más de sus teléfonos móviles, tabletas y otros dispositivos portátiles que les ayudan a navegar en la vida cotidiana; pero estos dispositivos son propensos a fallos, a menudo causados por pequeños defectos en sus componentes electrónicos complejos, que pueden resultar del uso regular.

   El avance en cuestión se realizó en el laboratorio de Andrea Alù, directora de la Iniciativa Fotónica de ASRC (Advanced Science Research Center). Alù y sus colegas de la Universidad de New York City, la Universidad de Texas en Austin, también en Estados Unidos, y la Universidad de Tel Aviv, Israel, se inspiraron en el trabajo seminal de tres investigadores británicos que ganaron el Premio Nobel de Física 2016 por su trabajo, que resaltó que las propiedades particulares de la materia (como la conductividad eléctrica) se pueden conservar en ciertos materiales a pesar de los continuos cambios en la forma de la materia. Este concepto está asociado con la topología, una rama de las matemáticas que estudia las propiedades de la zona que se conservan bajo deformaciones continuas.

   "En los últimos años ha habido un gran interés en traducir este concepto de topología de la materia de la ciencia de los materiales a la propagación de la luz --dice Alù en un comunicado--. Logramos dos objetivos con este proyecto: primero, demostramos que podemos usar la ciencia de la topología para facilitar la propagación robusta de ondas electromagnéticas en componentes electrónicos y de circuitos. Segundo, demostramos que la solidez inherente vinculada con estos fenómenos topológicos puede ser auto-inducido por la señal que viaja en el circuito, y que podemos lograr esta solidez utilizando no linealidades adecuadamente adaptadas en matrices de circuitos".

   Para lograr sus objetivos, el equipo utilizó resonadores no lineales para moldear un diagrama de bandas del conjunto de circuitos. Se diseñó a matriz de modo que un cambio en la intensidad de la señal pudiera inducir una modificación en la topología del diagrama de la banda. Para bajas intensidades de señal, se diseñó el circuito electrónico para soportar una topología trivial y, por lo tanto, no proporciona protección contra defectos. En este caso, a medida que se introdujeron defectos en la matriz, la transmisión de la señal y la funcionalidad del circuito se vieron negativamente afectadas.

   Sin embargo, a medida que el voltaje se incrementó más allá de un umbral específico, la topología del diagrama de bandas se modificó automáticamente, y la transmisión de la señal no se vio obstaculizada por defectos arbitrarios introducidos a través del conjunto de circuitos. Esto proporcionó evidencia directa de una transición topológica en los circuitos que se tradujo en una robustez auto-inducida contra defectos y desorden.

   "Tan pronto como aplicamos la señal de alto voltaje, el sistema se reconfiguró a sí mismo, induciendo una topología que se propagó a través de toda la cadena de resonadores, permitiendo que la señal transmitiera sin ningún problema", describe el coautor del estudio, A. Khanikaev, profesor de la Universidad de la Ciudad de Nueva York. "Debido a que el sistema no es lineal, es capaz de experimentar una transición inusual que hace que la transmisión de señal sea robusta incluso cuando hay defectos o daños en los circuitos", añade.

   "Estas ideas abren oportunidades emocionantes para la electrónica intrínsecamente robusta y muestran cómo conceptos complejos en matemáticas, como el de la topología, pueden tener un impacto en la vida real en dispositivos electrónicos comunes", dice el autor principal, Yakir Hadad, exinvestigador postdoctoral en el grupo de Alù, que actualmente es profesor en la Universidad de Tel-Aviv, Israel. "Ideas similares pueden aplicarse a circuitos ópticos no lineales y extenderse a metamateriales no lineales de dos y tres dimensiones", concluye.