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我々の将来を変える12のエレクトロニクスの新技術

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本記事は、12 Emerging Technologies in Electronics That Will Change Our Future
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約6分27秒

表題が示しているように、最先端の技術は開発者とアプリケーションの実験で、広く知られていません。それはロボット、人工知能、認知科学、ナノテクノロジーといろいろな分野にわたります。

 

エレクトロニクスの分野では、特にシグナルの処理、情報処理、テレコミュニケーションで重要な役割をしています。それは、センサー、ダイオード、トランジスタ、集積回路などが含まれます。簡単に言うと、最新のラップトップやスマートフォンのような、複雑な電子機器とシステムです。

 

最初の形のトランジスタは1947年に作られました。それから長い時間がかかって、今私達が使っているスマートフォンができました。スマートフォンには10億以上のトランジスタが入っています。

 

これははじまりに過ぎません。多くの装置はまだ開発途中です。エレクトロニクスの分野がどのように進化するか見守りましょう。

 

 

 

12. ニオイに関するテクノロジー

 

 

 

ニオイに関するテクノロジーは研究が続けられていて、オーディオやビデオやウェブページからニオイが送れるようにしようと研究されています。

はじめて開発されたのは、1950年代後半に発表されたSmell-O-Vision です。これは、映画を観ている間、ニオイが出るようにするものです。

 

それからいろいろなデバイスが開発されました。その一つが1999年に発表されたiSmell です。これは、128のカートリッジから組み合わせてニオイをつくることができます。しかし、問題があり、商品として販売されませんでした。

CEATEC 2016で、スマートフォンやパソコンで使えるデバイスが発表されました。これは、配合の割合や健康への影響など、改善しなければいけない問題があります。

 

 

 

11. 熱のThermal Copper Pillar Bump

 

 

 

 

The thermal copper pillar bumpは、マイクロサイズのデバイスで、 レーザーダイオード、半導体光増幅器、CPU、GPUなどの機械や光電子をまとめるために使われます。

 

Nextreme Thermal Solutionsは、 熱伝導をチップレベルに集約することで熱伝導率をよくする開発をしました。これは現在、インテルやアンカーのような大企業が、マイクロプロセッサーと他のチップを接続するために使われています。

 

熱が基盤に伝わると、その熱を他に流す役割をします。これはPeltier効果と呼ばれ、電子回路の熱が上がり過ぎないようにします。

 

これはソリッドステートヒートポンプの働きをし、チップの表面で熱を調整する事ができます。最近のthermal bumpsは、高さが約20 μmで 幅(直径)が238 μmです。次世代のテクノロジーでは、高さが10 μmまで低くなるとされています。

 

 

 

10. 二硫化モリブデン

 

 

 

二硫化モリブデンは無機化合物です。摩擦が少なく丈夫なので、機械の中で乾燥潤滑油として広く使われています。これは、シリコンのように反磁性があり、1.23 eVのバンドギャップがある間接的バンドギャップ半導体です。

 

二硫化モリブデンは、一般的な乾燥潤滑油で、粒径が1-100マイクロメートルあります。これは、トランジスタ、光検出器、ツーストロークエンジン、ジョイントなどで使われています。

 

2017年に、2次元の二硫化モリブデンが 115のトランジスタを含む1ビットのマイクロプロセッサーで使われていました。3-terminal memtransistorsでも使われていました。この化合物は将来、色々な電子機器で使用されるでしょう。

 

 

 

9. 電子織物

 

 

電子織物(もしくはスマートな衣類)は、布に電子部品や機械が入っているものです。布の中に色々なアプリケーションが入っていて、室内の機械などと繫いでいます。この種類のテクノロジーは革命的です。なぜなら、従来の布はエネルギーを流したり、通信したり、変形したりする事ができないからです。

 

電子織物用のアプリは、健康管理に使われ、体調を管理したり記録したりする為に使われるでしょう。この技術は、小型モニター、通信、ヒーターやライトなどに応用できます。

 

 

8. スピントニクス

 

 

 

 

スピントニクス(スピンエレクトロニクス)は、固体物理学で電子や磁気の回転の事を言います。それは、従来の電子機器とは全然違います。元々設定されているものに加えて、自由に回転数を変更する事ができます。スピントニクスシステムは、データを効率的に保存して転送する為に使われます。これらのデバイスは、特にニューロモーフィックと量子コンピューターにおいては重要です。

 

この技術は、医療の分野(ガンの発見)でも使われていて、技術の進歩に役立っています。

 

 

 

7. ナノエレクトロメカニカルシステム

 

 

ナノエレクトロメカニカルシステムは、物理や化学のセンサーを機械の中にあるナノサイズのシステムに結びつけるものです。これは、マイクロエレクトロメカニカルシステムと呼ばれ、システムを小型化します。これらは、短波を使って化学的や生物学的な物を、色々なアプリに繋げる役割をしています。マイクロエレクトロメカニカルシステムには次のような特徴があります。

 

・マイクロ波範囲の基本振動数の変動

・フェムトグラム範囲の活動量

・高感度のアトグラムとサブアトグラム

・attonewtonレベルで感度を強制

・消費電力が10 aw

・統合レベルが高い。1平方センチメートルにつき1兆処理できる

 

 

 

6. 分子電子工学

 

 

名前から分かるように、分子電子工学は、主に建築用ブロックの電子回路に使われています。これは、材料科学、化学、物理学と多分野に渡っています。この技術は、電子回路をより小さくする事ができます。現在はシリコンなどで使われています。この技術は、量子力学を利用して動かされます。

 

分子サイズの回路を解読するのは難しいが、コンピュータの計算能力を向上させるためには、現在の規制を変更する必要があります。現在、科学者は電極の分子部分とバルク材料を繋ぐ役割を果たす分子の開発に取り組んでいます。

 

 

 

 

5. 電子の鼻

 

 

 

電子の鼻は、悪臭を特定して、科学的に分析するものです。これは化学の発見に必要な機械を含みます。多数の電子センサーと電子のパターン認証の為の人口知能も含みます。このような装置は、20年以上前からありますが、高価で大きいものです。研究者達は安くて小さくて性能のいい物を作ろうとしています。

 

電子の鼻は、汚染や損傷や不純物混入の探知のような色々な目的で、研究施設、会社の生産部、品質管理研究所などで使われています。内科的診断や環境保護のためのガス漏れや汚染物質の探知などでも使われています。

 

 

 

4. 3Dバイオメトリクス

 

 

 

 

バイオメトリックスに関する情報は年々増えて来ています。特に、銀行業務、弁論術、治安に関連した分野で使われています。大抵のバイオメトリックスは、2次元で認知されます。しかし、いくつかのバイオメトリックスの最先端技術が、ここ数年で開発されています。これは、3Dの指紋や掌紋や耳や顔認証技術も含んでいます。

 

これらを人間がコンピューターを使いやすくする、もしくはセキュリティの強化の為に利用してください。もっと進んだバイオメトリックスのアプリケーションができるはずです。

 

 

3. 人工の皮膚と舌

 

 

 

 

動物や人間の皮膚に似ていて、伸びて形を変える事ができる物を人工皮膚と呼びます。圧力や熱の変化に対応できるようになっています。これらは、義肢やロボットや健康管理や人工知能などで使われ始めています。人工皮膚は将来的に 、強度が高くなり、検知能力がよくなり、リサイクルが可能になり、自然治癒できるようになると言われています。

 

人工の舌は、味を認識するための物です。複数のセンサーがあり、それぞれ違う役割があります。そして、有機か無機かを判断することができます。人工の舌は、食品や飲料の分野から製薬の分野まで幅広い分野で使われています。ベンチマークテストや環境指標の調査などにも使われています。

 

 

 

2. メモリスタ

 

 

 

 

メモリスタは、アメリカのエンジニアLeon Chuaが1971年に作ったものです。彼は、非線形回路素子に磁気の流れを追加しました。全ての電子回路が、誘導子とコンデンサーと抵抗器で出来ています。そして、メモリスタという4番目のコンポーネントがあります。これらは消費電力を抑える為に使われている半導体です。

 

メモリスタは、電子回路の流れを管理する役割があります。メモリスタには、容量と速度を保つための不揮発性成分が入っています。メモリスタの特許は、信号処理、インターフェイス、 再生可能なコンピューター、プログラミング、ネットワークが含まれます。将来的に、これらの装置はNAND型メモリーと一緒に使われるようになるでしょう。

 

 

 

1. 自由に動くディスプレイ

 

 

 

多くの家電メーカーが、自由に動くディスプレイに注目しています。これは、スマートフォンやタブレットで使われています。有機ELは、可とう性基板で作られていて(金属、プラスチック、ガラスの場合もある)、曲げる事ができるディスプレイです。有機ELの金属とガラスの基盤は、細くて、軽くて、耐久性があって、実質的に粉々になりません。

 

CES 2018で、 LGが 巻く事ができる65インチ4KのOLEDディスプレイの試作品を発表しました。  テレビを必要ない時はボタン一つで収納する事が出来ます。

 

In September 2019の9月、サムソンは, Samsung 折りたたみ式 のスマートフォンを発表しました。それはタブレットでもスマートフォンでも使えます。

 

現在の折りたたみ式のものは、欠陥があり、高価です。ほとんどが、一般向けでなくて開発者用に作られています。しかし、開発され続けられているのは明らかです。これはテクノロジー業界全体の発展になるかも知れません。

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