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Un nouvel appareil offre une `` audition '' élevée de type chat


Les chats sont largement considérés comme ayant certaines des meilleures capacités auditives de tout le règne animal. La portée auditive des chats peut souvent surpasser celle des chiens, et les félins peuvent généralement déterminer la hauteur et les tons beaucoup mieux que leurs homologues humains - en particulier les `` grands chats ''. Une équipe de chercheurs a conçu un nouvel appareil auditif inspiré des chats qui peut grandement améliorer ce que l'oreille humaine peut entendre.

La «peau de tambour» atomiquement mince est à peine des dizaines de billions de fois plus petite en volume et 100 000 fois plus mince que le tympan humain. Les chercheurs de la Case Western Reserve University espèrent un jour utiliser les appareils pour créer la prochaine génération de communications à faible consommation avec une portée considérablement améliorée.

"La détection et la communication sont les clés d'un monde connecté", a déclaré Philip Feng, professeur associé en génie électrique et en informatique. Feng a été l'auteur correspondant d'un article sur le travail publié le 30 mars dans la revueProgrès scientifiques. «Au cours des dernières décennies, nous avons été connectés avec des appareils et des systèmes hautement miniaturisés, et nous avons recherché des tailles toujours plus réduites pour ces appareils.

Selon Feng, la plus grande difficulté pour l'équipe a été d'obtenir une gamme de signaux plus large sur un appareil incroyablement petit.

"En fin de compte, nous avons besoin de transducteurs capables de gérer les signaux sans perdre ou compromettre les informations au" plafond du signal "(le plus haut niveau d'un signal non déformé) et au" plancher de bruit "(le plus bas niveau détectable)", a déclaré Feng.

Le tympan humain peut généralement capter n'importe quoi entre 60 et 100 dB dans une plage de 10 Hz à 10 kHz. Une fois hors de cette plage, les oreilles humaines arrêtent rapidement de capter le son. Cependant, le chat domestique commun peut atteindre des plages encore plus élevées.

Afin de dupliquer cet effet, les chercheurs ont dû construire les «tympans» au niveau atomique. Ils ont utilisé une combinaison de nanofabrication et de micromanipulation pour suspendre des couches atomiques sur une tranche de silicium. L'équipe a ensuite établi des contacts électriques avec les appareils. Même pour toute sa petite taille, les résonateurs montrent une «accordabilité» de fréquence, selon les chercheurs, ce qui signifie que les sons peuvent être manipulés en étirant les membranes de la peau de tambour par des forces électrostatiques. Nota Feng.

"Non seulement ayant une plage dynamique étonnamment grande avec un volume et une masse aussi minuscules, mais ce sont aussi des appareils écoénergétiques et très" silencieux "", a déclaré Feng. "Nous les 'écoutons' très attentivement et leur doucement."

Pour le moment, le projet n'était pas adapté à un appareil ou à une utilisation spécifique sur le marché actuel. L'équipe voulait tester exactement jusqu'où ils pouvaient minimiser la technologie tout en améliorant simultanément la qualité. Les transducteurs améliorés pourraient être développés davantage au fil du temps, mais pour l'instant, Feng s'est dit satisfait de la création de l'un des plus petits appareils audio au monde.

"Ce que nous avons fait ici est de montrer que certains résonateurs à tête de tambour électromécaniques miniaturisés et atomiquement minces peuvent offrir une plage dynamique remarquablement large, jusqu'à ~ 110 dB, à des fréquences radio (RF) allant jusqu'à plus de 120 MHz", a déclaré Feng. "Ces plages dynamiques en RF sont comparables à la large plage dynamique de la capacité auditive humaine dans les bandes audio."


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