Thomas Scherer

Moleculaire chipklok bijna net zo goed als atoomklok

18 juli 2018, 17:08
Spinnende moleculen maken nauwkeurige tijdbasis. Foto: MIT
Spinnende moleculen maken nauwkeurige tijdbasis. Foto: MIT
Onderzoekers van het MIT hebben een moleculaire chipklok of een precieze klok ontwikkeld op basis van de nauwkeurige rotatie van moleculen. De moleculen worden aangestraald door HF en bij resonantie is de energieabsorptie het hoogst. Een dergelijke chip zou de nauwkeurigheid van navigatie met smartphones aanzienlijk kunnen verbeteren.

De meest nauwkeurige uurwerken zijn atoomklokken. Deze klokken zijn gebaseerd op resonantie van cesiumatomen. Inmiddels zijn ze zo klein dat ze kunnen worden ingebouwd in bijvoorbeeld satellieten en dienen als cyclus-klok voor navigatie van GPS of GLONASS. Navigatieapparatuur "trianguleren" hun positie in de ruimte (of op het aardoppervlak) door ten minste drie satellieten te vergelijken.

Maar zelfs de kleinste atoomklokken zijn nog steeds te groot en met meer dan $1000 veel te duur om bijvoorbeeld in smartphones te installeren. Daarom is een dergelijk navigatieapparaat voor het corrigeren van slechte of gestoorde signalen afhankelijk van zijn eigen klok, wat helaas zeer onnauwkeurig is in vergelijking met atoomklokken.

Onderzoekers van het MIT Department of Electrical Engineering and Computer Science (EECS) en de Terahertz Integrated Electronics Group hebben nu een on-chip oplossing ontwikkeld die gasmoleculen gebruikt in plaats van atomen. In experimenten heeft de moleculaire klok een fout van minder dan 1 microseconde per uur bereikt, wat vergelijkbaar is met miniatuur atoomklokken en minstens 10.000 keer stabieler dan de kristallen in smartphones. De chip kan ook met CMOS-technologie worden gefabriceerd en heeft slechts zo'n 66 mW stroom nodig, wat aanzienlijk minder is dan bijvoorbeeld een zuivere GPS-chip. De rotatiefrequentie van de carbonylsulfidemoleculen is technisch niet-triviaal 231,060983 GHz.

Meer details vindt u in een artikel in het tijdschrift Nature Electronics.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items