Un micrófono de grafeno para sonidos audibles y ultrasonidos

Por Francisco R. Villatoro, el 13 julio, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Nanotecnología • Noticias • Physics • Science

Dibujo20150713 microphone without and with acoustic cavity - pnas org

El grafeno permite desarrollar altavoces y micrófonos, tanto en la región audible como en ultrasonidos, con una respuesta acústica plana en el rango entre 20 Hz y 0,5 MHz. Se publica en PNAS el diseño de un micrófono en el rango audible de 20 Hz a 20 kHz y un altavoz para ultrasonidos entre 20 kHz a 0,5 MHz. Los diseños piezoeléctricos usuales operan cerca de una resonancia. El grafeno sin embargo opera con igual calidad en un amplio espectro.

El artículo es Qin Zhou et al., “Graphene electrostatic microphone and ultrasonic radio,” PNAS, AOP 06 Jul 2015, doi: 10.1073/pnas.1505800112.

Dibujo20150713 graphene microphone - low freq and high freq designs - pnas orgEsta figura muestra el diseño y construcción del micrófono de grafeno (parte superior de la figura). Se usa una membrana multicapa de grafeno de unos 20 nanómetros de grosor y unos 7 milímetros de diámetro suspendida entre dos electrodos perforados. La onda sonora hace que la membrana se desplace cambiando la capacitancia entre el grafeno y los electrodos. La señal se puede amplificar por dos métodos, uno adecuado para el régimen audible (parte central de la figura) y otro adecuado para ultrasonidos (parte inferior de la figura).

Dibujo20150713 fabrication process graphene electrostatic microphone - pnas org

El proceso de fabricación no es complicado. Las capas de grafeno se crecen por deposición química de vapor a unos 1050 °C a partir de metano. El proceso dura unos 15 minutos. La fabricación del bastidor y los electrodos es convencional.

Dibujo20150713 Applications graphene microphone - bat calls -Parastrellus hesperus- pnas org

El micrófono de ultrasonidos puede ser usado para medir las señales de ecolocación que usan los murciélagos para volar y detectar a sus presas. Esta figura muestra el espectrograma de las llamadas del murciélago Parastrellus hesperus medido usando el micrófono de grafeno en un parque público. Cada llamada (chirrido) dura 4 ms y se repite en un intervalo entre 30 y 50 ms. La frecuencia de la señal cae des unos 100 kHz hasta unos 50 kHz.

Según los autores el uso del nuevo micrófono de grafeno es muy prometedor por su buena respuesta, por su reducido tamaño y por su bajo peso.



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