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동향

MIT, 스마트폰 네비게이션을 개선할 분자시계 개발

2018-07-31 org.kosen.entty.User@5a1add73 연지현(yeonji)

분야

정보/통신

발행기관

한국산업기술진흥원

발행일

2018-07-30

URL

□ MIT 연구진은 최초의 분자시계 온-칩을 개발함

- MIT 연구진의 분자시계 온-칩은 전자기복사(electromagnetic radiation)의 특정 주파수에 노출될 때 반응하는 일정하고 측정가능한 분자의 회전을 사용하여 시간을 측정함

* 전자기복사: 파장이 짧은 감마선부터 파장이 긴 라디오파까지 포함하는 에너지임. 빛의 속도로 진행하며 다양한 물질에 에너지를 전달하면서 다양한 반응을 일으킴

- 연구진이 개발한 칩은 향후 스마트 폰과 네비게이션의 정확성과 성능을 크게 향상시킬 수 있음

□ MIT 연구진은 원자 대신 특정 분자를 노출시키는 분자시계 온-칩을 개발함

- 연구진은 실험을 통해 분자시계는 시간당 1 마이크로초 미만의 오차를 보였으며 소형 원자시계와 비교해서 손색이 없고 스마트폰의 수정 발진기 시계보다 10,000배 더 안정적임을 밝혀냈음

- 시계는 전자식으로 원자의 절연처리를 위해 부피가 크고 소비 전력이 매우 큰 부품을 필요로 하지 않으며

- 저가의 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 집적회로 기술로 제작되어짐

- 연구진의 칩 스케일 분자시계는 위치 정밀도는 물론 GPS시그널이 거의 잡히지 않는 수중 감지나 전장 장비에서도 쓰여 질 수 있음

□ 칩은 원자시계의 기능과 유사하지만 특정 주파수에 노출될 때 분자 황화 카르보닐(carbonyl sulfide:OCS)의 회전을 측정하는 차이점을 지님

- 연구진은 칩에 부착된 가스 셀은 황화 카르보닐로 채워져 있으며 회로는 셀을 따라 전자기파의 주파수를 연속적으로 스윕(Sweep)하여 분자를 회전하게 함

- 수신기는 회전 에너지를 측정하고 시계 출력 주파수를 조정하며 주파수가 231.060983 기가헤르츠에 근접할 때, 분자는 회전이 최고조에 달하고 정확한 시그널을 전달한다고 밝힘

- 연구진은 주파수를 정확히 1초로 나누어 원자시계의 공식 시간과 일치시킴

□ 연구진의 향후 핵심 과제는 분자를 회전시키기 위한 200 기가헤르츠 시그널을 방출할 수 있는 칩을 개발하는 것임

- 현재의 개발 제품 구성으로는 단지 몇 기가의 신호 강도만 생산할 수 있음

- 연구진들은 적은 전력을 사용하면서 저주가 입력신호를 고주파 전자파로 형성하기 위하여 주문형 금속 구조 및 트랜지스터의 효능을 증가시키는 다른 부품들을 개발함

- 연구진의 칩은 66 밀리와트의 전력을 소비함

- GPS, Wi-Fi, 및 LED 조명과 같은 기존의 스마트폰 기능들은 사용기간 수백 밀리와트의 전력을 소비한다고 밝히며 칩의 에너지 효율성을 증명함

출처 - 한국산업기술진흥원

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