Новости химической науки > Химия для систем коммуникации

В настоящее время наши системы обмена информацией основаны на переносе электронов и приеме-передаче электрического поля; в будущем исследователи планируют перейти на информационные технологии, основанные на переносе фотонов. Однако фотонная информатика – не единственная альтернатива существующей, информацию можно передавать и спомощью химических реакций.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, No. 27, 4571

В группе Джорджа Уайтсайдза (George M. Whitesides) из Гарвардского Университета разработана новая концепция, позволяющая передавать символьную (состоящую из букв и цифр) информацию в форме импульсов света без применения электрической энергии, назвав эту концепцию «инфофитиль» («infofuse»). Как сообщают исследователи, возможно использовать новый принцип в разработке систем, работающих в тех условиях, в которых не обычная электроника или ее источники питания.

Предварительно исследователи получили инфофитиль их полосок нитроцеллюлозы. На эти полоски в определенном порядке наносили соли лития, рубидия и цезия. При поджигании полоски пламя, распространяясь по волокнам, достигали точки одну за другой, заставляя элемент испускать свет с определенной длиной волны. Нанесенные точки могут содержать комбинации трех различных солей, строение шаблонов таково, что на их основе может быть сгенерировано 49 различных сигналов.

Проблема заключается в том, что пламя со временем угасает. Проблему можно решить, применяя в качестве материала субстрат, который проводит тепло не так эффективно, например стекловолокно. Помимо этого волокна можно располагать, погружая их в канавки таким образом, чтобы они не лежали на плоской поверхности, что уменьшает интенсивность теплового переноса на поверхность.

Другая проблема разработанной ранее системы заключается в том, что фронт пламени распространяется слишком быстро, позволяя передавать информацию только в течение небольших отрезков времени. Уатсайдз отмечает, что поскольку полоски нитроцеллюлозы горят со скоростью несколько сантиметров в секунду, для передачи данных в течение 24 часов необходим запал длиной 2,6 километров. Решить эту проблему можно за счет определенного расположения элементов «информационного запала» – ответвления, состоящие из быстро горящего запала связаны с центральной нитью-запалом, скорость горения которой гораздо ниже. Расстояние между ветвями может регулироваться таким образом, что скорость распространения фронта пламени составляет 1-2 миллиметра в секунду, что позволяет повторять передачу одного информационного пакета несколько раз или добиться периодического повтора различных информационных пакетов.

Камера для регистрации изображений в цвете или оптико-волоконный кабель, связанный со спектрометром, может зафиксировать сигнал на расстоянии до 30 метров (при дневном освещении). Уайтсайдз отмечает, что надеется на возможность разработки легкой портативной системы передачи данных, обходящейся без источников электрического питания, при этом эта система может быть интегрирована со средствами современных информационных технологий. Он добавляет, что новая система может применяться для сбора и передачи информации об окружающей среде или для передачи сигналов спасательным службам.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, No. 27, 4571, DOI: /10.1002/anie.201001582

метки статьи: #аналитическая химия, #физическая химия, #химия полимеров