Paremman älypuhelimen rakentaminen edistyneellä nanofotoniikalla

Älypuhelintekniikka on kehittynyt huimaa vauhtia, ja RAM-muistin ja tallennustilan kapasiteetit ovat kasvaneet merkittävästi. Samoin kameroiden objektiivien ja megapikseleiden määrä kasvoi dramaattisesti. Edistys on kuitenkin pysähtynyt viime aikoina, ja monet katsovat, että iPhonet ovat pysyneet enimmäkseen muuttumattomina iPhone 11:n jälkeen.

Kun astumme nopean teknologisen kasvun uuteen aikakauteen, tämän päivän keskustelu keskittyy uusimpiin nanofotoniikan innovaatioihin hyödyntäen valon erityispiirteitä mikroskooppisessa mittakaavassa. Nämä innovaatiot levittävät aaltoja eri aloilla, mukaan lukien energiatehokkuus, näyttötekniikka, kamerajärjestelmät ja monet muut. 

Näiden edistysten joukossa merkittävä läpimurto Duke Universityn sähköinsinöörit erottuvat joukosta. Sillä on potentiaalia mullistaa nanofotoniikan tiede ja sen sovellukset älypuhelinteknologiassa. Professori Willie Padillan tutkimusryhmä on määritellyt teoreettisen perusrajan sille, kuinka paljon sähkömagneettista säteilyä tietyn paksuinen läpinäkyvä materiaali voi absorboida.

Tämä havainto, joka oli ollut tutkijoiden poissa yli kaksi vuosikymmentä, antaa kriittisen käsityksen läpinäkyvien materiaalien ominaisuuksista ja rajoista sähkömagneettisen säteilyn absorboinnissa. Matemaattinen lähestymistapa, joka on kehitetty yhteistyössä professori Vahid Tarokhin kanssa, tarjoaa uusia keinoja parantaa laitteita, jotka estävät jotkin säteilytaajuudet ja sallivat muiden päästä läpi.

Älypuhelinkameroiden uusiminen

Kun jokaisen uuden sukupolven älypuhelimien odotukset kuvan ja videon laadusta ovat korkeammat, kamerasta on tullut näiden laitteiden erottuva piirre. Mutta on käymässä yhä selvemmäksi, että vanhan, enimmäkseen suuria taittolinssejä käyttävien kameravarusteiden rajoitukset ovat rajoittavia. Tämän vuoksi kameramoduulit vievät paljon tilaa älypuhelimissa ja aiheuttavat "kameran kolhuja", jotka pilaavat monien uusien mallien muuten tyylikkään muotoilun.

Tämän havainnon vaikutukset ovat kauaskantoisia, ja se sisältää potentiaalisia sovelluksia eri aloilla, mukaan lukien varkain teknologia ja langaton viestintä. Älypuhelinsuunnittelun yhteydessä tämä löytö voi johtaa kehittyneiden materiaalien kehittämiseen, jotka voivat selektiivisesti absorboida haitallista sähkömagneettista säteilyä ja sallia hyödyllisten signaalien, kuten GPS:n tai Bluetoothin, kulkea esteettä läpi.

Hyödyntämällä tätä uutta ymmärrystä sähkömagneettisen energian absorption perusrajoista, insinöörit voivat nyt optimoida suunnittelunsa tehokkaammin tietäen, milloin lisäponnistelut suorituskyvyn parantamiseksi tuottavat pienenevän tuoton. Tämän läpimurron odotetaan nopeuttavan seuraavan sukupolven älypuhelinkomponenttien kehitystä, jotka asettavat etusijalle käyttäjän turvallisuuden ja laitteen toiminnallisuuden.

Vallankumouksellinen muutos on tapahtumassa nanofotoniikan takia. Washingtonin yliopiston tutkijat ovat tehneet yhdessä maailmanlaajuisen tutkijaryhmän kanssa loi pienen kameran joka käyttää hybridioptista järjestelmää. Tässä uudessa mallissa on yhdistetty perinteinen taittava linssi huippuluokan meta-optiikkaan, ja siinä on tasaiset, tasomaiset pinnat, joihin on upotettu pieniä nanorakenteita, joita kutsutaan "nanopilareiksi". Tekemällä yhteistyötä keinotekoisen hermoverkon kanssa nämä nanopilarit pystyvät ottamaan erittäin yksityiskohtaisia, täysvärikuvia manipuloimalla valoa aliaallonpituuden asteikolla.

Mitä tapahtui? Paljon pienempi optinen pino, jonka avulla valmistajat vihdoinkin sanovat hyvästit kameran kyhmylle. Käyttäjät voivat rentoutua tietäen, että he eivät vahingossa vahingoita kameramoduulia, kun taas suunnittelijat voivat keskittyä minimalistisempien mallien tekemiseen. Mutta edut eivät rajoitu siihen, miltä ne näyttävät. Tämän nanofotonisen kameran leveämmän aukon mahdollistama parannettu syvyyden tunnistus ja erinomainen suorituskyky hämärässä tekevät siitä kilpailukykyisen erikoiskameroiden kanssa, jotka ovat kooltaan paljon suurempia. Ilman tekoälyn tarvetta niiden avulla ihmiset voivat ottaa ammattilaatuisia kuvia hämärässä.

Suuret, ärsyttävät älypuhelinkamerat jäävät pian menneisyyteen, kun tämä tekniikka pääsee massamarkkinoille. Pian markkinoita hallitsevat nousevat laitteet, jotka tarjoavat erinomaiset kuvantamisominaisuudet erittäin pienessä ja tyylikkäässä suunnittelussa.

Näyttökokemuksen mullistaminen

Näytöt määrittelevät käyttökokemuksen, vaikka kamerat saisivat kaiken huomion. Se on näyttö, jota käytämme kaikkeen elokuvien katseluun ja sosiaaliseen mediaan pelien pelaamiseen ja syötteiden lukemiseen. Erinomaisten katselukulmien, rikkaampien värien ja syvemmän mustan ansiosta orgaaniset valodiodit (OLED) ovat hiljattain korvanneet perinteiset nestekidenäyttöpaneelit (LCD).

OLED-tekniikassa on kuitenkin vielä kehittämisen varaa, erityisesti kirkkauden ja energiatehokkuuden saralla. Nanofotoniikka on hyödyllinen tässä suhteessa. Nanosys Inc. ja Anders Electronics PLC ovat edelläkävijöitä tällä alalla tavoitteenaan määritellä älypuhelinten näyttöjen standardit uudelleen.

Vuonna 2023 Anders Electronics julkisti vallankumouksellisen nanofotonisen materiaalin, joka on kehitetty erittäin ohuille ja tehokkaille orgaanisille valodiodinäytöille. Älypuhelimien ja muiden puettavien laitteiden kanssa käytettäväksi suunniteltu huippuluokan materiaali voi parantaa merkittävästi visuaalista laatua ja vähentää akun käyttöä. päinvastoin, NanosysQuantumLeapTM-kalvotekniikka käyttää kvanttipisteitä tuottamaan vertaansa vailla olevan kirkkauden, väritarkkuuden ja energiatehokkuuden; yhtiö ilmoitti asiasta vuonna 2023.

Valmistajat voivat tarjota kuluttajille uskomattoman todenmukaisen katselukokemuksen yhdistämällä näitä huippuluokan nanofotonisia materiaaleja älypuhelinten näytöille. Tämän seurauksena voimme odottaa näkevämme paneeleja, jotka ovat energiatehokkaampia ja joissa on enemmän väriä ja kirkkautta. Tämän vuoksi akun käyttöikä pidentää kuvien laadusta tinkimättä.

Nämä nanofotonisten näyttöjen edut eivät kuitenkaan rajoitu älypuhelimiin. Lukuisia tuotteita älykelloista virtuaalitodellisuuskuulokkeet, sisältää todennäköisesti teknologian sen kehittyessä. Tämän seurauksena nanofotoniikka asettaa uuden tason visuaaliselle laadulle kaikkialla.

Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja PHOLED-tekniikasta.

Tehoa tulevaisuuden älypuhelimille: Nanofotoniikka ja energiatehokkuus

Käyttötavoista johtuva pelko ja turhautuminen vain tunteja kestävästä akun kestosta lisää energiatehokkaiden puhelimien tarvetta, joka kasvaa vuosittain. Tärkeä kuluttajan huolenaihe on älypuhelimien käyttämä teho, ja nanofotoniikka tarjoaa useita vastauksia tähän ongelmaan.

Esimerkiksi nanofotoniikka voi auttaa luomaan aurinkokennoja poikkeuksellisen tehokkaasti, kuten Michiganin tutkijoiden nanofotoninen rakenne osoittaa. Se voi muuntaa valon sähköenergiaksi vaikuttava tehokkuus jopa 40 %. Tämän innovaation ansiosta aurinkokennot voidaan pian integroida suoraan älypuhelinten näyttöihin, mikä avaa kiehtovia uusia mahdollisuuksia älypuhelinten suunnitteluun. Tämä tarkoittaa sitä, että älypuhelimesi voi latautua itse, kun kuljet päivääsi absorboimalla valoa ympäristöstä.

Duke Universityn tutkimuksen tulosten sähkömagneettisen energian absorption perusrajoista läpinäkyvissä materiaaleissa, joista keskustelimme alun perin, odotetaan vaikuttavan merkittävästi nanofotonisten aurinkokennojen ja älypuhelimien antennien kehitykseen. Ymmärtämällä nämä rajat tutkijat voivat ylittää mobiililaitteiden energiatehokkuuden ja langattoman viestinnän rajoja.

Nanofotoniset antennit voivat mullistaa langattoman viestinnän näyttöjä pidemmälle. Ne tarjoavat kiehtovan mahdollisuuden tehokkaampaan ja nopeampaan tiedonsiirtoon. Pienempi kokonsa ja kykynsä toimia korkeammilla taajuuksilla kuin perinteiset metalliantennit, joten nämä pienet antennit voivat lisätä tiedonsiirtonopeutta. Älypuhelinten tehokkuutta parantaa entisestään niiden pieni koko, mikä mahdollistaa virtaviivaisemman gadget-suunnittelun. Nanofotoniikka tulee mullistamaan aurinkoenergiaa ja langaton viestintä, kaksi aluetta, joilla tehokkaan teknologian tarve kasvaa.

Älypuhelimien ja muiden mobiililaitteiden energianhallintaratkaisujen innovaatiot lisääntyvät nanofotonisten teknologioiden kehittyessä. Nanofotoniikka on ratkaisevan tärkeä sen varmistamiseksi, että gadgetimme pystyvät käsittelemään kasvavia toiminnallisuuden ja suorituskyvyn vaatimuksia.

Kestävät älypuhelimet: nanofotoniikka ja ympäristöystävällinen muotoilu

Kun matkapuhelimet integroituvat enemmän jokapäiväiseen elämäämme, ihmiset alkavat huomata omansa ympäristövaikutus. Tuotannon ja kuljetuksen vaatima energia sekä harvinaisten maametallien louhinta jättävät merkittävän jäljen ympäristöön. Mielenkiintoista on, että nanofotoniikalla on positiivinen vaikutus tähän, sillä siitä on nopeasti tulossa tärkeä resurssi ympäristöystävällisten älypuhelinmallien kehittämisessä.

Fotoninen kristallitekniikka voi parantaa energiatehokkuutta sovelluksissa, kuten aurinkosähkössä ja LEDissä. Perinteisiin aurinkokennorakenteisiin verrattuna tämä materiaali on paljon parempi ympäristön kannalta, koska se koostuu saatavilla olevista myrkyttömistä materiaaleista. Itse asiassa älypuhelinten valmistajat saattavat vähentää uusiutumattomien akkukomponenttien käyttöä huomattavasti, jos he käyttävät tätä materiaalia näytöissään.

Nanofotoniikan positiiviset vaikutukset ympäristöön ovat kuitenkin muutakin kuin vain sähkön hallintaa. Pienemmät ja kevyemmät älypuhelimet ovat saavutettavissa nanofotonisten muotoilujen ansiosta, jotka mahdollistavat älypuhelimen komponenttien kutistumisen. Tämä johtaa siihen, että kuljetuksen ja jakelun aikana kuluu vähemmän energiaa ja valmistukseen tarvitaan vähemmän raaka-aineita.

Nanofotonisten teknologioiden edistyessä Duke Universityn tutkimusryhmän löytämät teoreettiset rajat toimivat ohjaavana periaatteena kestävien älypuhelinratkaisujen parissa työskenteleville insinööreille ja suunnittelijoille. Optimoimalla läpinäkyvien materiaalien absorptio-ominaisuudet valmistajat voivat luoda laitteita, jotka eivät ole pelkästään ympäristöystävällisiä, vaan myös tehokkaampia sähkömagneettisen energian käytössä.

Ympäristöystävällisten älypuhelimien tarve vain kasvaa, kun ihmiset alkavat välittää enemmän planeettasta. Valmistajat voivat täyttää tämän tarpeen ja vakiinnuttaa itsensä edelläkävijiksi taistelussa ilmastonmuutosta vastaan ​​nanofotonista teknologiaa käyttämällä. Niillä on myönteinen vaikutus tulevaisuutemme parantamalla teknologioita ja edistämällä kestävää kehitystä.

Haasteet ja tulevaisuuden näkymät

Vaikka nanofotoniikan sisällyttäminen älypuhelimen suunnitteluun sisältää paljon potentiaalia, se sisältää kohtuullisen osan esteitä. Kustannustehokkuuden ja skaalautuvuuden ongelma on yksi suurimmista esteistä. Älypuhelinliiketoiminnan mullistamiseksi nanofotonisten komponenttien massatuotanto edulliseen hintaan on ratkaisevan tärkeää niiden poikkeuksellisesta suorituskyvystä ja tehokkuudesta huolimatta.

Nanofotonisten teknologioiden kehittäminen ja kaupallistaminen edellyttää, että merkittävät akateemiset laitokset, luovat startupit ja teollisuusjätit tekevät yhteistyötä. Erinomainen esimerkki tästä tiimityöstä on GlobalFoundriesin ja akateemisten laitosten välinen yhteistyö maailmanlaajuisesti. Niiden tavoitteena on nopeuttaa nanofotonisten ratkaisujen luomista eri käyttötarkoituksiin. 

Puhtaasti kaupallisella rintamalla kolme yritystä näyttää työskentelevän parantaakseen älypuhelimia nanofotonisten teknologioiden avulla:

# 1. Lumentum 

Pitkälle kehitettyjen lasereiden ja optisten ratkaisujen merkittävänä toimittajana Lumentumin nanofotoniikkatarjouksilla on todennäköisesti sovelluksia seuraavan sukupolven älypuhelimissa, mikä mahdollistaa edistyneitä ominaisuuksia ja ominaisuuksia.

Mukaan Taloustiedot tilikaudelta 2023, Lumentumin liikevaihto kasvoi 1,712.6 2022 miljoonasta dollarista vuonna 1,767 2023 115.7 miljoonaan dollariin vuonna 303.3. Sen liiketulos kuitenkin putosi -485.3 miljoonaan dollariin edellisen vuoden 2022 miljoonasta dollarista, ja sen toimintakulut kasvoivat merkittävästi vuoden 684.7 2023 miljoonasta dollarista XNUMX XNUMX miljoonaan dollariin vuonna XNUMX. .

Myös yhtiön myyntikate laski edellisvuoteen verrattuna, vuoden 788.6 2022 miljoonasta dollarista 569 miljoonaan dollariin vuonna 2023. Lumentumin osakekohtainen perustulos (EPS) laski 1.93 dollariin vuonna 2023 edellisen vuoden 2.79 dollarista.

# 2. Hamamatsu fotoniikka

Suurena globaalina fotoniikkayrityksenä Hamamatsu valmistaa laajan valikoiman nanofotoniikkakomponentteja ja -laitteita. Heidän teknologiansa voidaan integroida älypuhelimiin parantamaan esimerkiksi kameraantureita, näyttöjä, kasvojentunnistusta jne.

Taloudellisesti Hamamatsu kokenut laskun kokonaistuloissa, mikä laski maaliskuun 56,455 2023 53,512 miljoonasta ¥ 2023 31,545 miljoonaan ¥ joulukuussa 28,288. Myös sen bruttovoitto laski maaliskuun XNUMX XNUMX miljoonasta ¥ XNUMX XNUMX miljoonaan ¥ joulukuussa.

Yrityksen liiketulos laski 11,481 16,013 miljoonaan jeniin joulukuussa maaliskuun 12,429 8,945 miljoonasta jenistä. Myös nettotulot laskivat maaliskuun XNUMX XNUMX miljoonasta ¥ XNUMX XNUMX miljoonaan jeniin joulukuussa. 

# 3. Xanadu 

Vaikka Xanadun fotoniset kvanttiteknologiat keskittyvät enemmän kvanttilaskentaan, ne voisivat mahdollisesti on tulevia sovelluksia älypuhelimissa, joka tuo kvanttipohjaista tietoturvaa ja laskentaominaisuuksia mobiililaitteisiin tekniikan kehittyessä.

Xanadu on varmistanut 267.08 miljoonan dollarin rahoituksen 10 erillisellä sijoituskierroksella, ja viimeisin pääomapanos tuli Grant IV:stä 11. maaliskuuta 2024. Sen arvo oli noin miljardi dollaria marraskuussa 1.

Sen varmistamiseksi, että nanofotoniikkaa käytetään laajasti älypuhelimien suunnittelussa, standardointi ja yhteistyö ovat äärimmäisen tärkeitä. Varmistaakseen alan edistymisen yhtenäisellä ja tehokkaalla tavalla IEEE Photonics Societyn kaltaiset ryhmät johtavat aloitteita tarjota standardoituja testausprotokollia ja parhaita käytäntöjä nanofotonisille laitteille.

Vallankumoukselliset edistysaskeleet älypuhelinten suunnittelussa seuraavat todennäköisesti näiden ongelmien ratkaisua ja nanofotonisen teknologian kypsymistä. Kvanttifotonilaitteiden sisällyttäminen on kiehtova mahdollisuus, koska se voi tuoda kvanttilaskentaa ja erittäin turvallisen viestinnän älypuhelimiin.

Napsauta tätä saadaksesi tietää, miksi kryptoälypuhelinten avaruuskilpailu on varhainen taistelukenttä web3:n demokratisoinnissa.