Databehandling
Bygge en bedre smarttelefon med avansert nanofotonikk
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Smarttelefonteknologien har utviklet seg i en svimlende fart, med betydelig vekst i RAM- og lagringskapasitet. På samme måte har antallet linser og megapiksler i kameraene steget dramatisk. Imidlertid har fremdriften nylig stagnert, og mange mener at iPhone-ene har forblitt stort sett uendret siden iPhone 11.
Når vi går inn i en ny æra med rask teknologisk vekst, fokuserer dagens diskusjon på de nyeste innovasjonene innen nanofotonikk, som utnytter lysets spesielle egenskaper på mikroskopisk skala. Disse innovasjonene skaper bølger på tvers av ulike felt, inkludert energieffektivitet, skjermteknologi, kamerasystemer og mer.
Blant disse fremskrittene skiller et betydelig gjennombrudd fra Duke Universitys elektroteknikere seg ut. Det har potensial til å revolusjonere vitenskapen om nanofotonikk og dens anvendelser i smarttelefonteknologi. Professor Willie Padilla sitt forskningsteam har identifisert den teoretiske grunnleggende grensen for hvor mye elektromagnetisk stråling et gjennomsiktig materiale av en viss tykkelse kan absorbere.
Denne oppdagelsen, som hadde unngått forskere i mer enn to tiår, gir kritisk innsikt i egenskapene og grensene for gjennomsiktige materialer i absorpsjon av elektromagnetisk stråling. Den matematiske tilnærmingen, utviklet i samarbeid med professor Vahid Tarokh, åpner nye muligheter for å forbedre enheter som blokkerer noen frekvenser av stråling mens de lar andre passere.
Omdefinere smarttelefonkameraer
Med økende forventninger til bilde- og videokvalitet med hver ny generasjon av smarttelefoner, har kameraet i hovedsak blitt den mest fremtredende funksjonen på disse enhetene. Men det blir stadig tydeligere at begrensningene i det gamle kamerautstyret, som hovedsakelig bruker store refraktive linser, er en hindring. På grunn av dette opptar kameramodulene mye plass i smarttelefoner og gir opphav til de såkalte «kamerahumpene» som ødelegger det ellers elegante designet på mange nye modeller.
Implikasjonene av denne oppdagelsen er vidtrekkende, med potensielle anvendelser innen ulike områder, inkludert stealth-teknologi og trådløs kommunikasjon. I sammenheng med smarttelefondesign kan denne oppdagelsen føre til utvikling av avanserte materialer som selektivt absorberer skadelig elektromagnetisk stråling samtidig som de lar nyttige signaler, som GPS eller Bluetooth, passere uhindret.
Ved å utnytte denne nye forståelsen av de grunnleggende grensene for absorpsjon av elektromagnetisk energi, kan ingeniører nå optimalisere sine design mer effektivt, vel vitende om når ytterligere innsats for å forbedre ytelsen vil gi avtagende avkastning. Dette gjennombruddet forventes å akselerere utviklingen av neste generasjons smarttelefonkomponenter som prioriterer brukersikkerhet og enhetens funksjonalitet.
Et revolusjonerende skifte er i ferd med å skje takket være nanofotonikk. Sammen med en global gruppe forskere har vitenskapsfolk fra University of Washington laget et lite kamera som bruker et hybridoptisk system. Ved å kombinere en konvensjonell refraktiv linse med toppmoderne meta-optikk, har dette nye designet flate, plane overflater innlemmet med små nanostrukturer kalt «nanopiller». I samarbeid med et kunstig nevralt nettverk kan disse nanopillene ta svært detaljerte, fullfargebilder ved å manipulere lys på en sub-bølgelengde-skala.
Hva skjedde? En mye mindre optisk stabel som endelig vil la produsenter si farvel til kamerahumpen. Brukere kan slappe av i visshet om at de ikke utilsiktet vil skade kameramodulen, mens designere kan fokusere på å lage mer minimalistiske design. Men fordelene er ikke begrenset til utseendet. Den forbedrede dybdesensoren og den enestående ytelsen i svakt lys som muliggjøres av dette nanofotoniske kameraets bredere blenderåpning gjør det konkurransedyktig med spesialiserte kameraer som er mye større. Uten behov for kunstig intelligens vil de tillate folk å ta bilder av profesjonell kvalitet i lite lys.
De store, irriterende smarttelefonkameraene vil snart bli en saga blott etter hvert som denne teknologien kommer inn på massmarkedet. Markedet vil snart bli dominert av nye enheter som gir overlegne bildeegenskaper i et svært lite og stilfullt design.
Revolusjonere skjermopplevelsen
Skjermer definerer brukeropplevelsen, selv om kameraer får all oppmerksomhet. Det er skjermen vi bruker til alt fra å se på filmer og sosiale medier til å spille spill og lese gjennom feedene våre. På grunn av deres overlegne betraktningsvinkler, rikere farger og dypere svart, har organisk lysutstrålende diode (OLED)-skjermer nylig erstattet tradisjonelle væskekristallskjerm (LCD)-paneler.
Det er imidlertid fortsatt rom for utvikling innen OLED-teknologi, spesielt når det gjelder lysstyrke og energieffektivitet. Nanofotonikk er nyttig i denne sammenhengen. Nanosys Inc. og Anders Electronics PLC er pionerer på dette feltet med mål om å redefinere standardene for smarttelefon-skjermer.
I 2023 kunngjorde Anders Electronics et revolusjonerende nanofotonisk materiale utviklet for svært tynne og effektive organisk lysutstrålende diode-skjermer. Designet for bruk med smarttelefoner og andre bærbare enheter, kan dette banebrytende materialet betydelig forbedre bildekvaliteten samtidig som det reduserer batteribruken. På den annen side bruker Nanosys‘s QuantumLeapTM-filmteknologi kvanteprikker for å levere enestående lysstyrke, fargepresisjon og energieffektivitet; selskapet kunngjorde dette i 2023.
Produsenter kan gi forbrukerne en utrolig livaktig visningsopplevelse ved å innlemme disse banebrytende nanofotoniske materialene i smarttelefon-skjermer. Som et resultat kan vi forvente paneler som er mer energieffektive og har mer farge og lysstyrke. På grunn av dette vil batterilevetiden bli forlenget uten at bildekvaliteten går på bekostning.
Disse fordelene med nanofotoniske skjermer vil sannsynligvis ikke være begrenset til smarttelefoner. Et vell av produkter, fra smartklokker til virtuelle virkelighetsheadset, vil sannsynligvis inkludere teknologien etter hvert som den utvikler seg videre. Som et resultat vil nanofotonikk sette en ny standard for visuell kvalitet overalt.
Klikk her for å lære mer om PHOLED-teknologi.
Drive smarttelefonene i fremtiden: Nanofotonikk og energieffektivitet
Bekymringer og frustrasjoner over at batterilevetiden kun varer i timer på grunn av bruksvaner driver behovet for energieffektive telefoner, noe som øker år for år. En viktig forbrukerbekymring er mengden strøm som smarttelefoner bruker, og nanofotonikk gir flere svar på dette problemet.
For eksempel kan nanofotonikk bidra til å lage solceller med eksepsjonell effektivitet, som demonstrert av Michigan-forskernes nanofotoniske struktur. Den kan konvertere lys til elektrisk energi med en imponerende effektivitet på opptil 40%. Takket være denne innovasjonen kan solceller snart integreres direkte i smarttelefon-skjermer, noe som åpner opp spennende nye muligheter for smarttelefon-design. Dette betyr at smarttelefonen din kan lade seg selv mens du går gjennom dagen ved å absorbere lys fra omgivelsene.
Duke University-studiets funn om de grunnleggende grensene for absorpsjon av elektromagnetisk energi i gjennomsiktige materialer, som vi diskuterte i begynnelsen, forventes å ha betydelig innvirkning på utviklingen av nanofotoniske solceller og antenner for smarttelefoner. Ved å forstå disse grensene kan forskere presse grensene for energieffektivitet og trådløs kommunikasjon i mobile enheter.
Nanofotoniske antenner har potensial til å revolusjonere trådløs kommunikasjon, utover skjermer. De gir det spennende perspektivet med mer effektiv og raskere dataoverføring. Med sin mindre størrelse og evne til å operere på høyere frekvenser enn konvensjonelle metallantenner, har disse små antennene potensial til å øke dataoverføringshastigheten. Smarttelefonens effektivitet forbedres ytterligere av deres lille størrelse, som tillater mer strømlinjeformede enhetsdesign. Nanofotonikk vil revolusjonere solenergi og trådløs kommunikasjon, to områder hvor behovet for effektive teknologier vokser.
Innovasjoner innen energistyringsløsninger for smarttelefoner og andre mobile enheter vil spre seg etter hvert som nanofotoniske teknologier utvikler seg. Nanofotonikk vil være avgjørende for å sikre at enhetene våre kan håndtere de økende kravene til funksjonalitet og ytelse.
Bærekraftige smarttelefoner: Nanofotonikk og miljøvennlig design
Ettersom mobiltelefoner blir mer integrert i våre daglige liv, begynner folk å legge merke til deres miljøpåvirkning. Energien som kreves for produksjon og transport, sammen med utvinning av sjeldne jordmetaller, etterlater et betydelig avtrykk på miljøet. Interessant nok har nanofotonikk en positiv innvirkning her, da den raskt blir en viktig ressurs for å utvikle miljøvennlige smarttelefon-design.
Photonic crystal technology kan forbedre energieffektiviteten i applikasjoner som fotovoltaikk og LED-er. Sammenlignet med konvensjonelle solcelledesign er dette materialet mye bedre for miljøet siden det er sammensatt av tilgjengelige, ikke-giftige materialer. Faktisk kan smarttelefonprodusenter drastisk redusere bruken av ikke-fornybare batterikomponenter hvis de bruker dette materialet i skjermene sine.
Imidlertid går nanofotonikkens positive effekter på miljøet utover bare håndtering av elektrisitet. Mindre og lettere smarttelefoner er oppnåelige takket være nanofotoniske design som gjør det mulig å krympe smarttelefonkomponenter. Dette resulterer i mindre energiforbruk under transport og distribusjon og færre råmaterialer som trengs for produksjon.
Ettersom nanofotoniske teknologier fortsetter å utvikle seg, vil de teoretiske grensene oppdaget av Duke University-forskningsgruppen tjene som en veiledende prinsipp for ingeniører og designere som arbeider med bærekraftige smarttelefonløsninger. Ved å optimalisere absorpsjonsegenskapene til gjennomsiktige materialer, kan produsenter skape enheter som ikke bare er miljøvennlige, men også mer effektive i bruken av elektromagnetisk energi.
Behovet for miljøvennlige smarttelefoner vil bare øke etter hvert som folk begynner å bry seg mer om planeten. Produsenter kan oppfylle dette behovet og etablere seg som pionerer i kampen mot klimaendringer ved å bruke nanofotonisk teknologi. De vil ha en positiv innvirkning på vår fremtid ved å forbedre teknologier og fremme bærekraft.
Utfordringer og fremtidig utsikt
Selv om den har stort potensial, medfører integrering av nanofotonikk i smarttelefon-design sin rettmessige andel av hindringer. Problemet med kostnadseffektivitet og skalerbarhet er en av de største hindringene. For å revolusjonere smarttelefonbransjen er masseproduksjon av nanofotoniske komponenter til en rimelig pris avgjørende, til tross for deres eksepsjonelle ytelse og effektivitet.
For at nanofotoniske teknologier skal utvikles og kommersialiseres, er det avgjørende at fremtredende akademiske institusjoner, kreative oppstartsbedrifter og industrielle giganter samarbeider. Et utmerket eksempel på dette teamarbeidet er samarbeidet mellom GlobalFoundries (GFS ) og akademiske institusjoner over hele verden. Målet deres er å fremskynde utviklingen av nanofotoniske løsninger for ulike bruksområder.
På den rent kommersielle siden er det tre selskaper som ser ut til å jobbe med å forbedre smarttelefoner gjennom nanofotonikk-teknologier:
#1. Lumentum
Som en ledende leverandør av sofistikerte lasere og optiske løsninger, har Lumentums nanofotonikk-tilbud sannsynligvis anvendelser i neste generasjons smarttelefoner, som muliggjør avanserte funksjoner og kapasiteter.
LITE Prisdiagram
Ifølge finansielle data for regnskapsåret 2023 økte Lumentums inntekter fra 1 712,6 millioner dollar i 2022 til 1 767 millioner dollar i 2023. Imidlertid falt driftsresultatet til -115,7 millioner dollar fra 303,3 millioner dollar året før, og driftskostnadene økte betydelig fra 485,3 millioner dollar i 2022 til 684,7 millioner dollar i 2023.
Bedriftens bruttofortjeneste falt også sammenlignet med året før, fra 788,6 millioner dollar i 2022 til 569 millioner dollar i 2023. Lumentums grunnleggende resultat per aksje (EPS) sank til 1,93 dollar i 2023 fra 2,79 dollar året før.
#2. Hamamatsu Photonics
Som et stort globalt fotonikk-selskap produserer Hamamatsu et bredt spekter av nanofotonikk-komponenter og -enheter. Deres teknologier kan integreres i smarttelefoner for å forbedre ting som kamerasensorer, skjermer, ansiktsgjenkjenning osv.
Finansielt opplevde Hamamatsu en nedgang i total omsetning, som falt fra 56 455 millioner yen i mars 2023 til 53 512 millioner yen i desember 2023. Bruttofortjenesten sank også fra 31 545 millioner yen i mars til 28 288 millioner yen i desember.
Bedriftens driftsresultat var ned til 11 481 millioner yen i desember fra 16 013 millioner yen i mars. Det var også en nedgang i nettoresultatet, som falt fra 12 429 millioner yen i mars til 8 945 millioner yen i desember.
#3. Xanadu
Selv om de er mer fokusert på kvantedatabehandling, kan Xanadus fotoniske kvanteteknologier potensielt ha fremtidige anvendelser i smarttelefoner, og bringe kvantebasert sikkerhet og beregningskapasiteter til mobile enheter etter hvert som teknologien modnes.
Xanadu har sikret 267,08 millioner dollar i finansiering gjennom 10 separate investeringsrunder, med den siste kapitaltilførselen fra Grant IV den 11. mars 2024. Verdsettelsen var omtrent 1 milliard dollar i november 2022.
For å sikre at nanofotonikk blir bredt brukt i smarttelefon-design, er standardisering og samarbeid av største betydning. For å sikre at industrien utvikler seg på en samlet og effektiv måte, blir initiativer ledet av grupper som IEEE Photonics Society for å tilby standard testprotokoller og beste praksis for nanofotoniske enheter.
Flere revolusjonerende fremskritt i smarttelefon-design er sannsynligvis å følge etter at disse problemene er løst og nanofotonikk-teknologien modnes videre. Å integrere kvante-fotoniske enheter er et spennende perspektiv, da det har potensial til å bringe kvantedatabehandling og ultra-sikker kommunikasjon til smarttelefoner.
