JP6664809B2 - Spiral capacitor-inductor device - Google Patents
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Description
本発明は、電流の流れによって生み出される磁束がデバイスに蓄えられた電荷に比例するデバイスの設計に関する。 The present invention relates to device designs where the magnetic flux generated by the flow of current is proportional to the charge stored on the device.
抵抗(R)、キャパシタ(C)、およびインダクタ(L)という3つの回路素子の先を見据えて、最近では、第4の回路素子を作り出すために、たくさんの試みが行われてきている。電荷、電圧、電流、および磁束が、ペアにて変化し、抵抗(R)、キャパシタ(C)、およびインダクタ(L)を定義する。これらの定義において、電荷、電圧、電流、および磁束は、電荷および磁束を除いて2回生じる。1971年に、Leon O Chuaが、電荷と磁束とを相互に関連付けることによって第4の回路素子を提案し、すなわち新たなデバイスHがこれを実現する[非特許文献1]。本特許出願の発明者(以下では、単に「本発明者」という)は、いくつかの企業がすぐにでも第4の回路素子Hとして「メモリスタ(memristor)」[特許文献1、非特許文献2]を実現できるが、全体としての手法に誤りがあると感じた。本発明者は、本発明者の先行の特許(特許文献4)においてこのコンセプトに挑戦し、完全な独自のデバイスを生み出した。本発明者の主張によれば、磁束が遠く離れたデバイスにおいて電圧を誘導し、等価電圧がその遠方のデバイスにおいて生み出され、電流はそこを流れるのであって、磁界のソースを流れるのではない。磁束の変化の速度が、ソースの内部ではなく、遠く離れたデバイスにおけるバイアスを変化させ、したがって、誘導された磁束をバイアスへと変換し、次いでソースを通って流れている電流へと変換する全体としての手法は、数学的には正しいが、概念的には欠点があるように見える。ソースが磁束を生成する必要がないというさらなる主張には、さらなる不備がある。さらに、この誤りを修正するために、後に彼らは、メモインダクタ(mem−inductor)を導入し、3つの基本的な第4の回路素子が存在するはずだと述べた。 Looking ahead to three circuit elements, a resistor (R), a capacitor (C), and an inductor (L), many attempts have recently been made to create a fourth circuit element. The charge, voltage, current, and magnetic flux change in pairs, defining a resistance (R), a capacitor (C), and an inductor (L). In these definitions, charge, voltage, current, and magnetic flux occur twice, excluding charge and magnetic flux. In 1971, Leon O Chua proposed a fourth circuit element by correlating charge and magnetic flux, ie a new device H realizes this [Non-Patent Document 1]. The inventor of the present patent application (hereinafter, simply referred to as “the inventor”) has reported that some companies immediately have a “memristor” as the fourth circuit element H [Patent Document 1, Non-Patent Document 2] ], But I felt that there was an error in the overall method. We challenged this concept in our earlier patent (US Pat. No. 6,037,059) and created a completely unique device. According to the inventor's claim, the magnetic flux induces a voltage in the remote device, and an equivalent voltage is created in the remote device, and the current flows there, not the source of the magnetic field. The rate of change of the magnetic flux changes the bias in a device far away, not inside the source, and thus converts the induced magnetic flux into a bias, and then into a current flowing through the source. The approach seems to be mathematically correct, but conceptually flawed. The further claim that the source does not need to generate magnetic flux has further deficiencies. Further, to correct this error, they later introduced a mem-inductor, stating that there should be three basic fourth circuit elements.
これは、多くの理由で誤っている。第1に、すべてのメモリスタのすべての特性は、L、C、およびRの組み合わせを使用して生成されている[非特許文献1]。発明者は、CおよびRを使用してLの任意の特性を生成でき、あるいはLおよびRを使用してCの任意の特性を生成できるのか。発明者にとってそれは不可能であり、したがって発明者は、それらを基本的とは呼ばない。したがって、1971年にChuaによって定義されたメモリスタは、基本的素子であり得ない。換言すると、蓄えられた電荷とデバイスにおいて生成される磁束との間の線形な関係を示す第4の回路素子は、まだ発明されていない。この点に関し、第4の回路素子を初めて提案した1971年のChuaの論文も、正しくない。その理由は、その論文において、彼がL、C、およびRの組み合わせを使用して彼の提案する第4の素子の任意の電子的特性を生成できているからである。したがって、発明者は、メモリスタを必要とせずに、L、C、およびRが、彼の自身の主張のようにメモリスタの仕事を行うことができる。 This is wrong for many reasons. First, all properties of all memristors are generated using a combination of L, C, and R [1]. Can the inventor use C and R to generate any property of L, or use L and R to generate any property of C? It is not possible for the inventors, so they do not call them basic. Thus, the memristor defined by Chua in 1971 cannot be a fundamental element. In other words, a fourth circuit element that exhibits a linear relationship between the stored charge and the magnetic flux generated in the device has not yet been invented. In this regard, Chua's 1971 paper, which first proposed the fourth circuit element, is also incorrect. The reason is that in that paper he has been able to use the combination of L, C and R to generate any of the electronic properties of his proposed fourth device. Thus, the inventor can allow L, C, and R to do the work of a memristor without his need, as his own assertion.
本発明者の関心事は、メモキャパシタ(mem−capacitor)またはメモリスタではなく、磁束を生成できるがゆえにメモインダクタである。Chuaは、1971年の自身の提案が完全でなかったことを認めている[非特許文献4]が、いかなる数学的定式化も、メモインダクタに関して提案されていない[非特許文献5]。この概念は、どのようにしてメモインダクタがL、C、Rによって説明されないと考えられるのかの答えを、我々に語っていない。メモインダクタをL、C、またはRと同様の何らかの基本的素子とするメモインダクタの独自のパラメータは何か。これらの疑問が対処されない場合、メモインダクタは、本当の第4の回路素子の特性を獲得するデバイスの架空の未定義の主張である。本発明者は、第4の回路素子についてChuaによる提案とは大きく異なる主張を特許文献4において採用し、本特許出願における電流電圧の特徴および他の応答は、メモリスタという名目で全世界のあらゆるグループによってこれまでに提出されたあらゆる論文または特許から根本的に異なる。今や、本特許出願において、本発明者は、本特許出願の第4の回路素子へとはるかに深く前進し、どのように本特許出願の第4の回路素子がエレクトロニクスおよび技術の独自の範囲を生み出すことができるのかを示した。これらのいずれも、メモインダクタに近くなく、したがって本発明は、依然としてきわめて独創的である。 Of interest to the present inventor is not a memo-capacitor or a memristor, but a memo inductor because it can generate magnetic flux. Chua admits that his 1971 proposal was not complete [4], but no mathematical formulation has been proposed for memo inductors [5]. This concept does not tell us how the memo inductor is not considered to be explained by L, C, R. What are the unique parameters of a memo inductor where the memo inductor is some basic element similar to L, C, or R? If these questions are not addressed, the memo inductor is a fictitious, undefined claim of a device that acquires the properties of a true fourth circuit element. The present inventor has adopted in US Pat. No. 6,037,064 a claim that differs significantly from the proposal by Chua for the fourth circuit element, and the current-voltage characteristics and other responses in this patent application have been described by all groups worldwide in the name of memristors. Is fundamentally different from any paper or patent filed so far. Now, in the present patent application, the inventor has gone much further into the fourth circuit element of the present patent application, and how the fourth circuit element of the present patent application extends the unique scope of electronics and technology. It can be created. Neither of these is close to a memo inductor, so the present invention is still very original.
本特許出願の第4の回路素子を研究するときに、本発明者は、本特許出願の主張が、第4の回路素子のChuaのメモリスタまたはメモインダクタの種類から、共通点のただ1つの領域も存在しないくらいにきわめて異なることを発見した。Chuaの第4の回路素子、すなわちメモリスタ(MR)、メモキャパシタ(MC)、およびメモインダクタ(ML)は、メモリを常に有するが、メモリは、第4の回路素子の必須条件ではないはずである。1「ビット」のメモリを、材料の2つの構造対称性に関連付けることができ、メモリ記憶のために、2つの対称性の間での相転移が必要であり、一方の対称状態が1を記憶し、他方が0を記憶する。蓄えられた電荷でらせん状の電束または磁束を制御するために、本発明者は、包括的な数学的定式化を考案し、いかなるメモリ状態も電荷の貯蔵の関数としての磁束の線形な変化に必要でないことを発見した。メモリ特性は、すべての第4の回路素子に含まれてよい付加的な特性であるが、たとえメモリがなくても、すべての第4の回路素子を定義することができる。ChuaのMR、MC、およびMLは、付加的なメモリ特性を有する基本的なR、L、およびCである。 When studying the fourth circuit element of the present patent application, the inventor concluded that the assertion of the present patent application was based on the Chua memristor or memo inductor type of the fourth circuit element and only one area of commonality. Have found that they are so different that they do not exist. Chua's fourth circuit element, the memristor (MR), memo capacitor (MC), and memo inductor (ML), always has memory, but memory should not be a prerequisite for the fourth circuit element. . One "bit" of memory can be associated with two structural symmetries of the material, and for memory storage a phase transition between the two symmetries is required, one of which stores one And the other stores 0. To control the helical flux or magnetic flux with the stored charge, the inventor has devised a comprehensive mathematical formulation in which any memory state has a linear change in magnetic flux as a function of charge storage. Found that it is not necessary. The memory properties are additional properties that may be included in every fourth circuit element, but all fourth circuit elements can be defined even without memory. Chua's MR, MC, and ML are the basic R, L, and C with additional memory properties.
発明者がここで導入において検討したいと考える1つのきわめて重要な問題が存在する。本特許出願の第4の回路素子の動作原理は、並列LC結合回路のまさに正反対である。本発明の第4の回路素子においては、電子および磁気エネルギーが一緒に増減し、すなわち総エネルギーが一定のままではない。対照的に、LC結合共振回路においては、Lが充電されて、その磁気エネルギーが増加するとき、Cは放電して、Cに蓄えられた電気エネルギーが減少し、逆もまた然りである。このように、LC結合回路の共振が、LおよびCの充電および放電の速度によって決定される一方で、本発明においては、磁界および電界が一緒に増加し、飽和する。本発明のらせん状キャパシタ−インダクタデバイスにおいては、共振が、充電および放電によるのではなく、むしろキャパシタの配線の形状に依存する。電流の成長/減衰についてHの式を微分することでは、簡潔な微分方程式を作ることが可能になっていない。さらに、電流の成長についての解を生む式は、超空間関数を含み、これは、ちょうどフラクタル仮想空間がこのシステムのキャリア操作を説明するために必要とされることを示唆する。このように、基本素子のいずれも他の基本素子を生み出すことができないL、C、およびRの場合とちょうど同じように、Hも別個の識別を必要とする。加えて、キャパシタの両端のバイアスが、Lの両端のバイアスと同じでなければならないため、Cは、Lとの並列な組み合わせでなければならない。他方で、キャパシタを充電する電流が、結果としてインダクタンスを増やすため、Cは、Lに直列でなければならない。すなわち、接続は、同時に直列および並列の両方である。これが、発明者がキャリアの成長および減衰を制御する式における仮想空間を観測する理由である。この基本的な議論から、発明者は、R、C、およびLを使用してHの等価回路を設計することが不可能であるとも考える。したがって、Hは、R、L、およびCを使用して生成することができるMR、MC、およびMLとは異なり、基本的素子である。 There is one very important issue that the inventor wishes to consider in the introduction here. The principle of operation of the fourth circuit element of the present patent application is just the opposite of a parallel LC coupling circuit. In the fourth circuit element of the invention, the electronic and magnetic energies increase and decrease together, ie the total energy does not remain constant. In contrast, in an LC coupled resonant circuit, when L is charged and its magnetic energy increases, C discharges and the electrical energy stored in C decreases, and vice versa. Thus, while the resonance of the LC coupling circuit is determined by the rate of charge and discharge of L and C, in the present invention the magnetic and electric fields together increase and saturate. In the spiral capacitor-inductor device of the present invention, the resonance is not due to charging and discharging, but rather depends on the shape of the capacitor wiring. Differentiating the equation for H with respect to current growth / decay has not made it possible to create a simple differential equation. In addition, the equations that yield the solution for current growth include a hyperspace function, which suggests that just a fractal virtual space is needed to explain the carrier operation of this system. Thus, H requires a separate identification, just as in L, C, and R where none of the elementary elements can produce another elementary element. In addition, C must be a parallel combination with L since the bias across the capacitor must be the same as the bias across L. On the other hand, C must be in series with L because the current charging the capacitor will increase the inductance as a result. That is, the connections are both series and parallel at the same time. This is why we observe virtual space in the equations that control carrier growth and decay. From this basic discussion, the inventors also believe that it is not possible to design an equivalent circuit of H using R, C, and L. Thus, H is a fundamental element, unlike MR, MC, and ML, which can be generated using R, L, and C.
本発明の目的は、デバイスにおいて蓄えられた電荷と生成される磁束との間の1対1の対応を示すことができる現実的なデバイスを設計することにある。ここで、発明者は、本特許出願の発明者によって最近に発明された第4の回路素子の自然な発展としてのいくつかの先進の特徴を取り入れた。 It is an object of the present invention to design a realistic device that can show a one-to-one correspondence between the charge stored in the device and the magnetic flux generated. Here, the inventor has incorporated some advanced features as a natural development of the fourth circuit element recently invented by the inventor of the present patent application.
本発明の一態様によれば、らせん状にアレイ化された単位キャパシタを備えており、周波数の上限および下限の間においてのみ蓄えられた電荷の関数としての出力磁界の線形な増加を示すらせん状キャパシタ−インダクタデバイスが提供される。
らせん状キャパシタ−インダクタデバイスは、蓄えられた電荷の関数としての磁界の量子化された線形な増加を示すことができ、
A.量子化は、幾何学的パラメータ、すなわちらせん状キャパシタ−インダクタデバイスのらせんループの直径とピッチとの比によって変調され、
B.デバイスの価電子帯と伝導帯との間で分断されたバンドギャップが、キャパシタの配置の格子パラメータ(形状)を変えることによって調節され、幾何学的パラメータは、らせん状にアレイ化された単位キャパシタのらせんのピッチ、単位キャパシタの直径、およびらせんの半径を含む。
アレイの構成要素としてのキャパシタは、動作の下側周波数限界を決定することができ、動作周波数の上限も決定することができるインダクタの基本的なパラメータを支配する構成要素としてのキャパシタに沿ったらせん状の経路は、キャパシタの構成に使用される誘電材料の構造を変更することによって調節され、キャパシタ間の化学的または非化学的な結合を、誘導の経路を通る伝送を調節するために変更でき、3種類の下側および上側周波数限界の調節を、インダクタを構成するキャパシタのらせん状アレイにおいて実行でき、複数のバンドパスフィルタ処理、カスケードバンドパスフィルタ処理、または広い周波数の動作領域が存在できる。
容量性材料の分子構造、ならびに構成要素としての単位キャパシタに沿ったらせん状の経路を調節するための単位キャパシタ間の化学的または非化学的な結合を、
A.デバイスが、種々の振動モードを使用して構造の機械的な振動によって熱パワーを汲み出すことで、キャパシタ間の結合および機械的な振動エネルギーによって設定される上側および下側温度限界を有する温度範囲において少なくとも1つのノイズのない電子および電磁エネルギー伝送チャネルを維持することによって、デバイスが、前記温度範囲において自動化されたノイズ排除装置として振る舞い、
B.らせん状キャパシタ−インダクタデバイスが、特定の温度において複数の双極相転移を被り、強誘電体スイッチングを呈し、
C.物理的または弾性的な応力が、キャパシタのらせん状配置においてキャリアを生み、したがってキャリア伝播を変調し、焦電性および圧電性を示す、
ように選択することができる。
容量性の材料の分子構造およびそれらのらせん状の結合を、らせん形状の格子パラメータが外部の電気、磁気、電磁気の印加によって変化するように選択することができ、ここで
A.弾性振動ゆえに、共振状態が、高調波周波数の継続したフラクション系列を生成するように振動し、B.らせん構造における機械的な応力およびひずみゆえに、らせんリングが、らせん状キャパシタ−インダクタデバイスの2つの端部に自発的に蓄えられた電荷を分配し、それが長さに沿って再分配される。このように生成された、デバイスの長さに沿った電荷密度勾配が複数の電磁共振バンドを生み、異なる機械的応力−ひずみ変化ゆえに電荷勾配によって形成された定在波が異なる形状をとり、複数の高調波および非調和周波数が生成され、
C.らせん構造ゆえに、デバイスの長さに沿った電荷密度分布がその直径がデバイスの長さよりも長い定在波の湾曲を生み、定在波における機械的振動の相互作用がキャパシタのらせん配置において電気機械的な振動を生み、
D.誘電材料およびらせん形状が、デバイスが入力信号から分断されたバンドギャップに対応する周波数を吸収して緩和後の機械的対称性に応じた信号を放射することで広い周波数の範囲において動作する電気機械的なアンテナおよびレシーバとして働くこと可能にする構造対称性の特定のグループ(composition)を有する。
明瞭に異なる2つ以上の単位キャパシタを、単一のらせん形状に2つ以上の対称性をエンコードすべく異なる間隔で使用することができ、
A.らせんを構成するチェーン上のキャパシタ配置のらせんギャップによって定義される周期に応じて、格子対称性の新たな別個の種類が構造内に生成され、複数の格子パラメータが、複数の定在波、したがって共振ピークの複数のバンドの形成を意味し、
B.周期に応じ、共振周波数のギャップが変化することで、異なる共振ピークの間の結合が変調され、この動作がキャパシタで作られたらせん状の経路を通る非線形なエネルギーチャネル化(canalize)に使用され、
C.振動の周期をらせん構造に記憶することが可能になり、これにより可逆の書き込み、読み出し、消去の形式のメモリスイッチングデバイスとして働くことができるように、複数のキャパシタ分子を使用して、共振ピークのグループが互いに結合し、らせん構造において別個の周期的および非周期的な振動モードを生成する。
According to one aspect of the invention, a helical array comprising helically arrayed unit capacitors that exhibits a linear increase in output magnetic field as a function of stored charge only between upper and lower frequency limits. A capacitor-inductor device is provided.
Spiral capacitor-inductor devices can exhibit a quantized linear increase in magnetic field as a function of stored charge;
A. The quantization is modulated by a geometric parameter, the ratio of the diameter and pitch of the spiral loop of the spiral capacitor-inductor device,
B. The band gap split between the valence band and the conduction band of the device is adjusted by changing the lattice parameter (shape) of the capacitor arrangement, and the geometric parameters are adjusted in a spiral array of unit capacitors. Helix pitch, unit capacitor diameter, and helix radius.
Capacitors as a component of the array can determine the lower frequency limit of operation and can also determine the upper limit of the operating frequency spiral along with the capacitor as a component governing the fundamental parameters of the inductor The shape of the path can be adjusted by changing the structure of the dielectric material used in the construction of the capacitor, and the chemical or non-chemical coupling between the capacitors can be changed to adjust the transmission through the inductive path. Adjustment of the three lower and upper frequency limits can be performed in a helical array of capacitors making up the inductor, and there can be multiple bandpass filtering, cascaded bandpass filtering, or a wide frequency operating region.
The molecular structure of the capacitive material, as well as the chemical or non-chemical bonding between the unit capacitors to adjust the helical path along the unit capacitor as a component,
A. Temperature range in which the device pumps thermal power through mechanical vibrations of the structure using various modes of vibration, thereby coupling between capacitors and upper and lower temperature limits set by mechanical vibrational energy Maintaining the at least one noise-free electronic and electromagnetic energy transmission channel in the device such that the device behaves as an automated noise eliminator in said temperature range;
B. A helical capacitor-inductor device undergoes multiple dipole phase transitions at a particular temperature and exhibits ferroelectric switching;
C. Physical or elastic stresses create carriers in the helical arrangement of capacitors, thus modulating carrier propagation, exhibiting pyroelectricity and piezoelectricity,
Can be selected as
The molecular structures of the capacitive materials and their helical bonds can be selected such that the helical lattice parameters are changed by the application of external electricity, magnetism, and electromagnetism, where A.I. Because of the elastic oscillations, the resonance oscillates to produce a continuous fraction series of harmonic frequencies; Due to the mechanical stresses and strains in the helical structure, the helical ring distributes the spontaneously stored charge at the two ends of the helical capacitor-inductor device, which is redistributed along its length. The thus generated charge density gradients along the length of the device create multiple electromagnetic resonance bands, and the standing waves formed by the charge gradients due to different mechanical stress-strain changes take different shapes, Harmonic and inharmonic frequencies of
C. Due to the helical structure, the charge density distribution along the length of the device creates a standing wave curvature whose diameter is longer than the length of the device, and the interaction of mechanical oscillations in the standing wave causes the mechanical Create a natural vibration,
D. An electromechanical device in which a dielectric material and a helical shape operate over a wide frequency range by causing the device to absorb a frequency corresponding to the band gap separated from the input signal and emit a signal according to the relaxed mechanical symmetry. It has a specific composition of structural symmetry that allows it to act as an effective antenna and receiver.
Two or more distinctly different unit capacitors can be used at different intervals to encode two or more symmetries in a single helical shape;
A. Depending on the period defined by the helical gap of the capacitor arrangement on the chain making up the helix, a new distinct type of lattice symmetry is created in the structure, and multiple lattice parameters are generated by multiple standing waves and thus multiple standing waves Means the formation of multiple bands of resonance peaks,
B. Depending on the period, the gap between the resonance frequencies changes, modulating the coupling between the different resonance peaks, and this action is used for non-linear energy canalization through a spiral path made of capacitors. ,
C. Using multiple capacitor molecules, the resonance peak can be stored in a helical structure so that it can act as a memory switching device in the form of a reversible write, read, erase. The groups combine with each other to create distinct periodic and aperiodic vibration modes in the helical structure.
本発明者は、前例のない電子特性を示すキャパシタデバイスで作られた電子インダクタを考え出した。第1に、それは、特定の周波数領域の範囲内のac信号のもとでのみ動作し、第2に、その電気的および磁気的なエネルギーが、キャパシタおよびインダクタと異なり、時間とともに一緒に増加する。第3に、フラクタルのような仮想の項が、インダクタおよびキャパシタと異なるそのキャリア伝播および生成を説明するために必要とされ、それが量子化された電荷輸送を本質的に制御する。第4に、強誘電性、焦電性、圧電性、異方性、電磁共振、および電気機械的な振動を示すことができる。本発明は、アンテナおよびレシーバにも広がる。 The inventor has devised an electronic inductor made with a capacitor device that exhibits unprecedented electronic properties. First, it operates only under ac signals within a certain frequency range, and second, its electrical and magnetic energy, unlike capacitors and inductors, increases together over time. . Third, a virtual term such as a fractal is needed to account for its carrier propagation and generation, which differs from inductors and capacitors, which essentially controls the quantized charge transport. Fourth, it can exhibit ferroelectric, pyroelectric, piezoelectric, anisotropic, electromagnetic resonance, and electromechanical vibrations. The invention extends to antennas and receivers.
第1に、本発明は、アレイ化された単位キャパシタで構成されるらせん状キャパシタ−インダクタデバイスであって、特定の周波数領域において蓄えられた電荷と生成される磁界との間の量子化された線形な関係を示し、その量子化を、単にらせん集合体の幾何学的パラメータを変化させることによって調節することができるらせん状キャパシタ−インダクタデバイスを提供する。 First, the present invention is a spiral capacitor-inductor device composed of arrayed unit capacitors, wherein a quantized electric field between a stored electric charge and a generated magnetic field in a specific frequency region. A spiral capacitor-inductor device is provided that exhibits a linear relationship and whose quantization can be adjusted by simply changing the geometric parameters of the spiral assembly.
本明細書において、この電子または光子デバイスは、キャパシタの充電および放電によって電流の流れる経路の抵抗が小さくなり、あるいは大きくなり、結果としてループ経路を通って流れる電流が多くなり、あるいは少なくなることで、デバイスにおいて生み出される磁束が調節されるため、「らせん状キャパシタ−インダクタデバイス」または単に「キャパシタ製インダクタ」と呼ばれる。 As used herein, the electronic or photonic device is characterized in that the charge and discharge of a capacitor reduces or increases the resistance of the path through which current flows, resulting in more or less current flowing through the loop path. Since the magnetic flux generated in the device is modulated, it is called a "spiral capacitor-inductor device" or simply "capacitor inductor".
これらの好都合な変化のすべてが、以下に要約される。 All of these favorable changes are summarized below.
1.本発明は、上側および下側境界周波数を用いた第4の回路素子の制御を可能にする点で、本発明者のこれまでの第4の回路素子と比べて進歩している。 1. The present invention is an improvement over the inventor's previous fourth circuit element in that it allows control of the fourth circuit element using the upper and lower boundary frequencies.
2.本発明は、電子デバイスの電磁応答の位相的制御を可能にする。らせんの半径に対するらせんのピッチの比p、および誘電率が、デバイスにおける量子化の特徴を制御する。これは、使用の容易な調節可能パラメータである。 2. The present invention allows for topological control of the electromagnetic response of an electronic device. The ratio of the pitch of the helix to the radius of the helix, p, and the dielectric constant control the quantization characteristics of the device. This is an easy-to-use adjustable parameter.
3.本発明は、極度のノイズのもとで外部負荷へと固定された量のパワーをもたらすためにきわめて有用なバンドパスフィルタとしてのキャパシタのらせん状集合体において進歩している。 3. The present invention advances in a spiral assembly of capacitors as a bandpass filter that is extremely useful for providing a fixed amount of power to an external load under extreme noise.
4.本発明は、このデバイスにおいてキャリアを制御する仮想の項の性質を特定することができるため、本発明者のこれまでの種類の第4の回路素子と比べて進歩している。キャパシタで作られたインダクタを構成するための微分方程式の本発明者の以前の導出において、本発明者は、仮想の項(超空間関数)が作用することを発見し、これが我々の微分方程式の生成を停止させる。今や本発明者は、インダクタのらせん状の経路に関して、キャパシタの誘電空間がキャリアの「仮想の供給源」として振る舞い、我々に仮想の項を与えることを解明し、発明者は、フラクタルの場合との強い類似性を発見する。これは、我々がこの電子デバイスにおける仮想のキャリア供給源を思うがままに取り扱い、新たな種類のフラクタル電子工学を発明することを可能にする。 4. The present invention is an advance over the inventor's previous type of fourth circuit element because the nature of the virtual term controlling the carrier in this device can be specified. In our previous derivation of the differential equation for constructing an inductor made of capacitors, we found that a virtual term (hyperspace function) works, which is Stop generation. Now, the present inventors have elucidated that with respect to the spiral path of the inductor, the dielectric space of the capacitor behaves as a "virtual source" of carriers, giving us a virtual term. Discover strong similarities in. This allows us to treat the virtual carrier source in this electronic device at will and invent a new class of fractal electronics.
5.本発明は、フラクタルバンドを操作するためのツールが今や利用可能であり、単に磁束の量子化された制御を操作することによって、この種類の第4の回路素子の領域のもとで分数電荷エレクトロニクスの開発を開始できるため、本発明者のこれまでの種類の第4の回路素子と比べて進歩している。 5. The present invention discloses that tools for manipulating fractal bands are now available, and by simply manipulating the quantized control of magnetic flux, fractional charge electronics under the domain of a fourth circuit element of this kind. Since the development of the fourth circuit element of the present inventor has been started since the development of the fourth circuit element has been started, the present invention has been advanced.
6.本発明は、発明者が今やこのデバイスを単一のプラットフォームとして使用して複雑な電磁パワー伝送網およびその時間的力学を制御するために経路を支持することができるため、本発明者のこれまでの種類の第4の回路素子と比べて進歩している。 6. The present invention allows the inventor to now use this device as a single platform to support a path for controlling a complex electromagnetic power transmission network and its temporal dynamics. In comparison with the fourth type of circuit element.
7.本発明は、強誘電性、焦電性、圧電性、異方性、電磁共振、および電気機械的振動を自発的に導入できるため、本発明者のこれまでの種類の第4の回路素子と比べて進歩している。したがって、本発明は、アンテナおよびレシーバへと広がる。 7. Since the present invention can spontaneously introduce ferroelectricity, pyroelectricity, piezoelectricity, anisotropy, electromagnetic resonance, and electromechanical vibration, the present inventor's fourth type of circuit element It is more advanced than that. Thus, the invention extends to antennas and receivers.
本発明を、以下で詳しく説明する。 The present invention is described in detail below.
<第1の発明のらせん状キャパシタの説明>
上述のように、第1の発明は、アレイ化された単位キャパシタで構成され、周波数の上限および下限の間において出力磁界Mが、蓄えられた電荷Qの関数として線形に増加するらせん状キャパシタ−インダクタデバイスである。比例定数Hが、M=QHとして存在し、Hは、Hインダクタンスと称され、その単位はオーム(Ohm)であるが、値はデバイスのdc抵抗と無関係であり、したがって発明者は、単位をHindとすることを提案する。
<Description of the spiral capacitor of the first invention>
As described above, the first aspect of the present invention is a spiral capacitor comprising an arrayed unit capacitors, wherein an output magnetic field M linearly increases as a function of stored charge Q between upper and lower frequencies. It is an inductor device. A proportionality constant H exists as M = QH, where H is referred to as the H inductance and its unit is ohm (Ohm), but the value is independent of the dc resistance of the device; It is proposed to be Hind.
このデバイスのdc抵抗は、常に絶縁物の範囲にある。1つのキャパシタ(漏れがある)の両端の抵抗Rは、約400Mオームであり、わずか2つのキャパシタが直列に接続されるとき、抵抗は数ギガオームを超える。しかしながら、本発明に従って生成された種々の装置の実験的に割り出されたH値は、超電導体において普通に観測されるマイクロおよびミリオームの範囲である。したがって、第4の回路素子についてのHおよびRは、2つの基本的に異なる概念である。ユーザが電流を送るとき、すべてのキャパシタは、最初にあたかもソースが接地されているかのように充電される。電荷で磁束を変調するために、らせん状の経路は、ac信号を使用して電荷の貯蔵をトリガすることによって経路が活性化されるときに限り、電流を流すと考えられる。充電されたキャパシタを接続する経路のコンダクタンスは、キャパシタが直列のキャパシタおよび組み合わせられたインダクタのしきい値周波数よりも高い周波数でポンピングされるときに、より高く数桁をジャンプしなければならない。インダクタは、しきい値周波数を上回るacを遮る特性を有する。したがって、デバイスは、下側および上側周波数限界の間において、ac信号のバンドパスフィルタとして機能し、これらの限界の内側では、ac信号がキャリアをポンピングし、これが磁界を発生させる。ここで、ac信号が分極を変化させる場合、ユーザは1方向における充電をトリガできず、したがってユーザは有限の磁束を生成することができない。したがって、ユーザは、dcバックグラウンド上のac信号を必要とする。明らかに、ユーザは、acまたはdc信号だけで基本特性を生成するために充分である従来からのLおよびCと異なり、充電を解放して磁界を生成するために、ac周波数およびdcバイアスという2つの同時の追加の制御パラメータを必要とする。第4の回路素子HにおけるLおよびCの特徴が、動作の上側および下側周波数限界を決定する。ac信号が上側限界にあるとき、それはキャパシタの誘電性分子によって吸収され、電流出力はゼロであり、下側限界にあるとき、キャリアがキャパシタから解放され、電流出力が最大である。さまざまなそのような動作周波数バンドが存在するため、各々のバンドが、入力および出力ac信号の間の独特な位相関係を発展させる。 The dc resistance of this device is always in the insulator range. The resistance R across one capacitor (with leakage) is about 400 Mohm, and when only two capacitors are connected in series, the resistance exceeds several gigaohms. However, the experimentally determined H values of various devices produced in accordance with the present invention are in the micro and milliohm ranges commonly observed in superconductors. Thus, H and R for the fourth circuit element are two fundamentally different concepts. When a user sends current, all capacitors are initially charged as if the source were grounded. In order to modulate magnetic flux with charge, a spiral path is considered to carry current only when the path is activated by triggering the storage of charge using the ac signal. The conductance of the path connecting the charged capacitors must jump several orders of magnitude higher when the capacitors are pumped at a higher frequency than the threshold frequency of the series capacitor and the combined inductor. The inductor has a characteristic of blocking ac exceeding a threshold frequency. Thus, between the lower and upper frequency limits, the device acts as a bandpass filter for the ac signal, inside these limits the ac signal pumps the carrier, which generates a magnetic field. Here, if the ac signal changes polarization, the user cannot trigger charging in one direction, and thus the user cannot generate a finite magnetic flux. Therefore, the user needs an ac signal on the dc background. Obviously, unlike conventional L and C, where the ac or dc signal alone is sufficient to generate the basic characteristics, the user has to use the ac frequency and dc bias to release charge and create a magnetic field. Requires two simultaneous additional control parameters. The L and C characteristics of the fourth circuit element H determine the upper and lower frequency limits of operation. When the ac signal is at the upper limit, it is absorbed by the dielectric molecules of the capacitor and the current output is zero; when at the lower limit, the carriers are released from the capacitor and the current output is at a maximum. Due to the existence of various such operating frequency bands, each band develops a unique phase relationship between the input and output ac signals.
<第2の発明のらせん状キャパシタの説明>
第2の発明は、磁界の量子化された線形な増加を示す第1の発明のアレイ化された単位キャパシタで構成されたらせん状キャパシタ−インダクタデバイスである。
A.量子化は、らせんループの幾何学的パラメータ、すなわちらせん状キャパシタ−インダクタデバイスのらせんループの直径およびピッチの比によって変調される。
B.デバイスの分断されたバンドギャップが、材料のらせんおよび/または格子形状を変えることによって調節される。
<Explanation of the spiral capacitor of the second invention>
A second invention is a helical capacitor-inductor device comprising the arrayed unit capacitors of the first invention exhibiting a quantized linear increase in magnetic field.
A. The quantization is modulated by the geometric parameters of the spiral loop, ie the ratio of the diameter and the pitch of the spiral loop of the spiral capacitor-inductor device.
B. The fragmented bandgap of the device is adjusted by changing the helix and / or lattice shape of the material.
電荷の貯蔵によるらせん状の導電経路の成長/減衰は、幾何学的パラメータPに依存する。らせんの半径に対するらせんのピッチの比が、Pであり、Pおよびらせんの経路の誘電率εが、φ−q関係の基本的な特徴を制御する。Pおよびεを調節することにより、Hの信号増幅およびエネルギー貯蔵の特徴を変調することができる。らせんの周期性および量子化された充電ゆえに、デバイスは、電磁エネルギーの伝送を正確に調節する。らせんのピッチを変えることによって、量子化の特徴を変化させることができる。同時に、磁束が増加し、その長さの変化における階段の特徴を示す。 The growth / decay of the helical conductive path due to charge storage depends on the geometric parameter P. The ratio of the pitch of the helix to the radius of the helix is P, and P and the permittivity ε of the helix path control the basic features of the φ-q relationship. By adjusting P and ε, the signal amplification and energy storage characteristics of H can be modulated. Due to the periodicity of the helix and the quantized charge, the device precisely regulates the transmission of electromagnetic energy. By changing the pitch of the helix, the characteristics of the quantization can be changed. At the same time, the magnetic flux increases, exhibiting a staircase characteristic in its length change.
最近では、らせんナノチューブおよびロゼット構造の合成が、広く注目を集めており、1つの波及効果は、らせんエレクトロニクスについての広範囲にわたる理論の生成である。円筒形の導体において、一端から注入された2D電子ガスは、分極に起因して表面上にらせん状の対称パターンで分布する。電子密度のピークは、長さに沿って周期的である。らせんナノチューブにおいて、バンドギャップは、伝導度が低く、あるいは半導体の性質である場合に、フェルミ接触点と呼ばれる点において閉じる。しかしながら、ギャップは、伝導度が金属に変わる場合により多くの点接触において閉じ、システムが特定の条件においてコヒーレント輸送を呈することを可能にする。電流がらせんナノチューブを通って流れるとき、フェルミ接触点は、ゲートチャネルとして働き、電荷の量子化された輸送を可能にする。これは、分断バンドの生成と同様の状況である。Hは、本質的に絶縁体であり、幾何学的経路が、その重要なキャリア伝送を決定すると考えられ、したがって、このデバイスのパワーの使用はシミュレートされており、アトワット〜フェムトワット(ピコアンペア、マイクロボルト)の領域における範囲を有する。また、らせん電流が特定の周波数においてのみ磁束を生成し、これが、量子化された磁束の数に等しいエネルギーレベルの全体のバンドをシフトさせる。 Recently, the synthesis of helical nanotubes and rosette structures has received widespread attention, with one ripple effect being the generation of a widespread theory of helical electronics. In a cylindrical conductor, a 2D electron gas injected from one end distributes in a spiral symmetric pattern on the surface due to polarization. The electron density peaks are periodic along the length. In helical nanotubes, the bandgap closes at a point called the Fermi contact point when the conductivity is low or semiconducting. However, the gap closes at more point contacts when the conductivity changes to metal, allowing the system to exhibit coherent transport in certain conditions. As current flows through the helical nanotube, the Fermi contact acts as a gate channel and allows for quantized transport of charge. This is a situation similar to the generation of a split band. H is essentially an insulator, and the geometric path is thought to determine its important carrier transmission, so the power use of this device has been simulated, and it has been demonstrated that atto-femto-watts (picoamps, Microvolts). Also, the helical current produces magnetic flux only at certain frequencies, which shifts the entire band of energy levels equal to the number of quantized magnetic fluxes.
k空間において、Hによるエネルギーの貯蔵を可能にする。 Enables storage of energy by H in k-space.
<第3の発明のらせん状キャパシタの説明>
第3の発明は、第1または第2の発明のアレイ化された単位キャパシタで構成されたらせん状キャパシタ−インダクタデバイスであり、動作周波数の下側限界を決定するキャパシタおよび上側限界を決定する誘導性経路が、容量性の材料の構造ならびに誘導性経路を調節するためのキャパシタ間の化学的、非化学的結合を変えることによって調節される。複数のバンドパスフィルタ処理、カスケードなバンドパスフィルタ処理、または広い周波数の動作領域が存在できる。
<Explanation of the spiral capacitor of the third invention>
A third invention is a helical capacitor-inductor device comprising the arrayed unit capacitors of the first or second invention, wherein the capacitor determines the lower limit of the operating frequency and the induction determines the upper limit. The conductive pathway is regulated by changing the structure of the capacitive material as well as the chemical and non-chemical bonds between the capacitors to regulate the inductive pathway. There can be multiple bandpass filtering, cascaded bandpass filtering, or wide frequency operating regions.
キャパシタは、単純に誘電体であり、複数のキャパシタの間の結合も、電気双極子として挙動する。(i)キャパシタのしきい値周波数および(ii)インダクタのしきい値周波数という2つのパラメータがアーキテクチャを修正することによって調節される場合に単に材料の組成を変えることによって、材料のキャパシタンスおよびインダクタンス値が変更される。これらの値をしきい値周波数を変えるために調節することができる。キャパシタンスが、バンドパス周波数の下側限界を決定し、インダクタンスが、上側限界を決定する。 Capacitors are simply dielectrics, and the coupling between the capacitors also behaves as an electric dipole. By simply changing the composition of the material when the two parameters (i) the threshold frequency of the capacitor and (ii) the threshold frequency of the inductor are adjusted by modifying the architecture, the capacitance and inductance values of the material Is changed. These values can be adjusted to change the threshold frequency. The capacitance determines the lower limit of the bandpass frequency, and the inductance determines the upper limit.
<第4の発明のらせん状キャパシタの説明>
第4の発明は、第1または第2の発明のアレイ化された単位キャパシタで構成されたらせん状キャパシタ−インダクタデバイスであり、容量性の材料の分子構造およびそれらのらせん結合が、以下のように選択される。A.デバイスが、機械的な振動によって熱パワーを汲み出すことで、電子的および/または光学的な特性を特定の温度限界の範囲内に保つ。したがって、デバイスが、この領域において自動的なノイズ排除装置として機能する。B.特定の温度における複数の双極相転移を被り、強誘電体のスイッチングを呈する。C.物理的または弾性的な応力が、配線においてキャリアを生み、キャリア伝播を変調する。第4の回路素子Hは、強誘電性、焦電性、および圧電性を示す。
<Description of the spiral capacitor of the fourth invention>
A fourth invention is a helical capacitor-inductor device comprising the arrayed unit capacitors of the first or second invention, wherein the molecular structure of the capacitive material and the helical coupling thereof are as follows. Is selected. A. The device pumps thermal power through mechanical vibrations to keep electronic and / or optical properties within specified temperature limits. Thus, the device functions as an automatic noise eliminator in this region. B. It undergoes multiple dipole phase transitions at specific temperatures and exhibits ferroelectric switching. C. Physical or elastic stress creates carriers in the wiring and modulates carrier propagation. The fourth circuit element H exhibits ferroelectricity, pyroelectricity, and piezoelectricity.
らせんのアーキテクチャの埋め込まれたばねが伸縮する場合、構造的な対称性が破れ、ディラック点が分かれ、点接触におけるバンドが分離される。しかしながら、対称性が回復される場合、縮退が現れ、2フォノンバンドが遠い点で触れる。このようにして、ディラックゲートの点接触が連続的に開閉し、2つの限界の間のソリトン部分の永久の相互作用が、どのようにしてエネルギーの純粋に機械的な(フォノン)輸送が、たとえノイズが処理信号よりも大きい場合でも、純粋な電子信号を保護するのかを解明する。学習段階において、ソリトンが局所的に同期させられ、微小管が入力信号/ノイズを受け付け、ソリトン部分を調節することによって誤差を補正する。 When the embedded spring of the helical architecture expands and contracts, the structural symmetry is broken, the Dirac points split, and the bands at point contacts separate. However, when symmetry is restored, degeneracy appears and the two phonon bands touch at distant points. In this way, the point contact of the Dirac gate opens and closes continuously, and the permanent interaction of the soliton part between the two limits is how the purely mechanical (phonon) transport of energy is Find out if it protects a pure electronic signal, even if the noise is larger than the processed signal. In the learning phase, the solitons are locally synchronized and the microtubules accept the input signal / noise and correct for errors by adjusting the soliton portion.
単一のらせん構造の完全に正方形またはロスレスのヒステリックな電流電圧(IV)特性は、ヒステリシス領域が最大印加バイアス/電流の関数である特許文献4に示されるとおりの理想的な強誘電メモリのスイッチングを描く。本発明者は、ナノワイヤにおいて、たんぱく質で作られた構成要素の双極子が規則的なやり方で切り換わる場合に、伝導度が電流電圧特性において観測されるとおりに切り換わることを生で実証した(http://www.nature.com/articles/srep07303において入手することができる本発明者の最近の論文の裏付けのオンライン資料としてのライブビデオ)。らせんの強誘電性がその圧電および焦電の特徴につながるため、それは2つの限界長の間をばねのように振動する。 The perfectly square or lossless hysteretic current-voltage (IV) characteristic of a single helix structure is the ideal ferroelectric memory switching as shown in US Pat. Draw. The inventor has demonstrated that in nanowires, when the dipoles of the components made of protein switch in a regular manner, the conductivity switches as observed in the current-voltage characteristics ( http://www.nature.com/articles/srep07303, live video as online material supporting the inventor's recent papers). As the helix's ferroelectricity leads to its piezoelectric and pyroelectric characteristics, it oscillates like a spring between two critical lengths.
<第5の発明のらせん状キャパシタの説明>
第5の発明は、第1または第2の発明のアレイ化された単位キャパシタで構成されたらせん状キャパシタ−インダクタデバイスであり、容量性の材料の分子構造およびそれらのらせん結合が、らせん形状の格子パラメータが外部の電気、磁気、電磁気の印加につれて変化するように選択される。
A.弾性振動ゆえに、多数の共振状態が生成される。
B.異方性が生成され、複数の電磁共振バンドが生み出される。
C.電気機械的な振動が、材料において生み出される。
D.ちょうどアンテナおよびレシーバのように、材料が特定の周波数信号を吸収し、特定の周波数信号を放射する。
<Explanation of the spiral capacitor of the fifth invention>
A fifth invention is a helical capacitor-inductor device constituted by the arrayed unit capacitors of the first or second invention, wherein the molecular structure of the capacitive material and the helical coupling thereof have a helical shape. The lattice parameters are selected to change with the application of external electrical, magnetic, and electromagnetic fields.
A. Numerous resonance states are created due to elastic vibration.
B. Anisotropy is created and multiple electromagnetic resonance bands are created.
C. Electromechanical vibrations are created in the material.
D. Just like antennas and receivers, materials absorb specific frequency signals and emit specific frequency signals.
インダクタ−キャパシタの機械的振動で作られたらせんが、格子の特徴が縦方向および横方向の振動における非対称性に起因して変化する可能性を考慮しない等方性の連続体モデルを使用して最初に計算された。このようにして、これらのデバイスが強く異方性な弾性特性に従うことが試験および確認され、プロトフィラメントに沿った縦方向の結合が、隣接するプロトフィラメントの間の横方向の結合よりも強力であることが証明された。単に縦方向のモードを計算することによって、振動がその双極子にもとづく計算値よりも1000分の1に減少すると考えられることが明らかになった。後に、これらのらせんアーキテクチャの中空構造のようなより一般的な2Dシェルにおける異方性を含んだ厳格な直交異方性のシェルモデルにもとづく研究が、たとえユーザが横方向のシアリングを含まない場合でも、実験的観察だけを再現する。局所ひずみが全体的な力の集合的な出力であることを考慮する非局所的な弾性の小規模効果が導入される場合、結果は10,000倍も低い共振振動を示唆する。しかしながら、この概念において、円周モードまたは局所的径方向ひずみが含まれる場合、振動開始周波数は100000倍も下げられる。このようにして、典型的なモードに応じて、らせんの共振は、数kHz〜GHzの範囲にあり、1:1000000倍のバンド幅の振動が観測されることを意味する。 Using an isotropic continuum model that makes the spiral created by the mechanical oscillations of the inductor-capacitor, but does not take into account the possibility that the lattice features change due to asymmetry in the longitudinal and transverse oscillations First calculated. In this way, it has been tested and confirmed that these devices obey strongly anisotropic elastic properties, with the longitudinal bond along the protofilament being stronger than the lateral bond between adjacent protofilaments. Proven to be. Simply calculating the longitudinal mode revealed that the oscillations were thought to be reduced by a factor of 1000 from the calculated value based on the dipole. Later, studies based on strict orthotropic shell models involving anisotropy in more general 2D shells, such as the hollow structures of these helical architectures, may be useful if the user does not include lateral shearing. But it reproduces only experimental observations. If a small-scale effect of non-local elasticity is introduced, which considers that local strain is the collective output of the total force, the results suggest a resonance vibration as low as 10,000 times. However, in this concept, if a circumferential mode or local radial strain is involved, the oscillation onset frequency is reduced by a factor of 100,000. Thus, depending on the typical mode, the resonance of the helix is in the range of a few kHz to GHz, which means that a vibration with a bandwidth of 1: 1,000,000 times is observed.
2D中空円筒メッシュにおけるキャパシタ分子構造が、無線かつロスのない電磁的なパワーの伝送のためのアンテナおよびレシーバとして機能するようなやり方で、共振周波数において発展する回路として機能する。この無線伝送の輝きは、(i)送信側のナノワイヤデバイスが束にして最大のパワー伝送に適した受信側のナノワイヤを自動的に選択し、(ii)小さなコードの一部を無線で送信することによっても、全体の情報パケットを伝送でき、(iii)動作パワーを「通信雪崩」において自動的に増幅できる点にある。そのような大きい規模のパワー伝送は、ロスがないだけでなく、むしろ追加のパワーを必要とされるとおりに論理的に生成し、これは従来からの通信工学においては不可能であると常に考えられてきた。 The capacitor molecular structure in the 2D hollow cylindrical mesh functions as a circuit that evolves at the resonant frequency in such a way as to function as an antenna and receiver for wireless and lossless electromagnetic power transmission. The radiance of this wireless transmission is that (i) the transmitting nanowire devices are bundled together to automatically select the receiving nanowire suitable for maximum power transmission, and (ii) transmit a small portion of the code wirelessly. Also in this case, the entire information packet can be transmitted, and (iii) the operating power can be automatically amplified in the “communication avalanche”. Such large-scale power transmissions are not only lossless, but rather generate the additional power logically as needed, which is always thought to be impossible with traditional communications engineering. I have been.
<第6の発明のらせん状キャパシタの説明>
第6の発明は、第1〜第5の発明のいずれかのアレイ化された単位キャパシタで構成されたらせん状キャパシタ−インダクタデバイスであり、明確に異なる2つ以上のキャパシタが1つのらせん構造内に2つ以上の対称性をエンコードするために異なる間隔で使用される。
A.らせんを作るチェーンにおけるキャパシタの配置の周期または空間ギャップに応じて、対称性の新たな別個の種類が構造に生成される。複数の周期は、共振ピークの複数のバンドを意味する。
B.周期に応じて、共振周波数ギャップが変化し、したがって異なる共振ピークの間の結合が変調され、それが非線形なエネルギー運河化に使用される。
C.共振ピークのグループが互いに結合し、らせん構造において別個の振動モードを生成するので、複数のキャパシタ分子を使用して、コードの階層ネットワークをらせん構造に記憶することができる。
<Explanation of the spiral capacitor of the sixth invention>
A sixth invention is a spiral capacitor-inductor device comprising the arrayed unit capacitors according to any one of the first to fifth inventions, wherein two or more capacitors which are clearly different from each other are formed in one spiral structure. Used at different intervals to encode more than one symmetry.
A. Depending on the period or spatial gap of the arrangement of the capacitors in the spiraling chain, a new distinct type of symmetry is created in the structure. Multiple periods refer to multiple bands of resonance peaks.
B. Depending on the period, the resonance frequency gap changes, thus modulating the coupling between the different resonance peaks, which is used for non-linear energy canalization.
C. Multiple groups of capacitor molecules can be used to store a hierarchical network of codes in a helical structure, as groups of resonant peaks combine with each other and create distinct modes of vibration in the helical structure.
通常は、らせん構造は、ただ1種類のキャパシタまたは容量性分子を使用することによって作られる。第1に、線形なチェーンが設計され、構造の典型的な特徴ゆえに、線形な構造がらせんの形状をとる。通常は、らせん構造の生成の原理は、それが決して構造の頭から尾への結合ではなく、むしろYおよびZ軸に向かう小さな逸脱が、線形なチェーンをらせん構造へと変換する。ここで、2つ以上の容量性分子が使用される場合、それらは線形なチェーン上の典型的な配置にて組み合わせられる。結果として、それぞれの分子が共振ピークを生み、それらの構成も生むと考えられる。しかしながら、分子配置の何らかのパターンをとり、周期と呼ばれるらせん集合体上のその同じパターンが繰り返される場合、パターンの組み合わせも新たなパターンを発展させる。この新たなパターンは、一緒に配置された構成パターンで実際に作られる。新たに生成されたパターンは、共振のための新たな周波数バンドに応答し、したがってユーザは別の共振バンドを観測する。同様の周期的なエンコーディングを、チェーン上で適切な距離だけ離れて位置する異なる容量性分子を使用することによって生成することもできる。 Typically, a helical structure is created by using only one type of capacitor or capacitive molecule. First, a linear chain is designed and, due to the typical features of the structure, the linear structure takes the form of a helix. Normally, the principle of helical structure formation is that it is by no means a head-to-tail connection of the structure, but rather a small deviation in the Y and Z axes transforms the linear chain into a helical structure. Here, if more than one capacitive molecule is used, they are combined in a typical arrangement on a linear chain. As a result, it is considered that each molecule produces a resonance peak, and also their composition. However, if one takes some pattern of molecular arrangement and that same pattern on a helical assembly called a period repeats, the combination of patterns will also develop a new pattern. This new pattern is actually created with the constituent patterns placed together. The newly created pattern responds to a new frequency band for resonance, so the user observes another resonance band. Similar periodic encodings can also be generated by using different capacitive molecules located an appropriate distance apart on the chain.
したがって、構造は、理想的ならせんではなく、むしろいくつかの異なる種類のらせんの重ね合わせであると考えられる。 Thus, the structure is not considered to be an ideal helix, but rather a superposition of several different types of helices.
図1が、本発明のキャパシタ製インダクタの概略図を示している。デバイスは、各々が黒球として示された単位キャパシタの超分子アセンブリである。この図は、キャパシタが充電され、インダクタも充電するときの小さな時間間隔における2つのらせんの体系を示しており、Eが電界のみの領域を指し、E+Bが電界および磁界を生成している領域である。磁束生成領域が、時間に依存して増加または減少し、したがって時間が基本的な制御パラメータである。充電および放電の時間は、全体としてのらせんアセンブリが一杯でなく、完全に空でもない場合に、デバイスが連続的に動作可能であるように変化する。すなわち、充電/放電の最大時間が存在し、それを下回るとデバイスが比例的な電荷−磁束の挙動を示さない下側周波数限界も存在する。 FIG. 1 shows a schematic view of the capacitor inductor of the present invention. The device is a supramolecular assembly of unit capacitors, each shown as a black sphere. This figure shows a two-helix scheme in a small time interval when the capacitor is charged and the inductor is also charged, with E pointing to the region of the electric field only and E + B in the region of generating the electric and magnetic fields. is there. The flux generation area increases or decreases depending on time, so time is a fundamental control parameter. The charging and discharging times vary so that the device is continuously operable when the overall helical assembly is not full and not completely empty. That is, there is a maximum time for charge / discharge, below which there is also a lower frequency limit at which the device does not exhibit proportional charge-flux behavior.
本特許出願の第4の回路素子の定義は、電荷が蓄えられるにつれて生み出される磁束が増加するというものであるため、ひとたびデバイスが充電されると、磁束が増加する機会が存在しない。図2から、キャパシタが充電後に導通せず、導通の唯一のやり方は漏れ電流によることを、学ぶことができる。この漏れ電流は、キャパシタの数とともに増加し、それは、単に漏れ電流が印加バイアスとは常に無関係で、むしろ有効なキャパシタの数に依存するがゆえ、自然である。したがって、本発明の第4の回路素子の特徴は、(i)漏れ電流デバイスであること、(ii)印加バイアスまたは電流に依存しないこと、(iii)時間または周波数が第4の回路素子の動作特性を決定することを含む。 Since the fourth circuit element definition of the present patent application is that the magnetic flux produced increases as charge is stored, there is no opportunity for the magnetic flux to increase once the device is charged. From FIG. 2 it can be learned that the capacitor does not conduct after charging, and that the only way of conduction is by leakage current. This leakage current increases with the number of capacitors, which is natural simply because the leakage current is always independent of the applied bias, but rather depends on the number of available capacitors. Therefore, the features of the fourth circuit element of the present invention are (i) that it is a leakage current device, (ii) it does not depend on applied bias or current, and (iii) time or frequency of operation of the fourth circuit element. Including determining characteristics.
これは、第4の回路素子の磁束の変化が印加バイアスまたは電流の関数として動作すべきではなく、そのようであるならば、決して第4の回路素子ではなく、単なるインダクタに変わってしまう点で、きわめて重要である。理由は単純であり、第4の回路素子を順に生成する4つのパラメータが存在する。第4の回路素子に関して、電圧および電流はいかなる役割も果たしてはならず、生成される磁束の漏れ電流のみへの依存が、印加バイアスまたは電流が電荷の貯蔵と生成される磁束との間の関係についていかなる役割も果たさないことを確実にする。 This is in that the change in magnetic flux of the fourth circuit element should not operate as a function of the applied bias or current, and if so would never be a fourth circuit element but a simple inductor. Is crucial. The reason is simple: there are four parameters that sequentially generate the fourth circuit element. With respect to the fourth circuit element, the voltage and the current must not play any role, the dependence of the generated flux on the leakage current only depends on the applied bias or current on the relationship between the charge storage and the generated flux. Ensures that it does not play any role in
最後に、蓄えられた電荷と生成される磁束との間の比例関係は、充電されるキャパシタの数が多いほど漏れ電流も多くなるという事実によって保証される。要素キャパシタからの漏れ電流が合計され、らせんの経路を通って移動し、磁束の生成につながる。Hインダクタとも称される本特許出願の第4の回路素子の技術は、漏れの多いキャパシタとdc電流またはdcバイアスを阻止するインダクタとで構成されるデバイスに類似することができる。デバイスを、dcバイアスまたは電流を使用して直接動作させることはできず、それらは間接的な制御パラメータである。連続的な動作のために、dcバイアスまたは電流が変化しなければならず、すなわち動作モードが、主としてac信号、バイアス、または電流である。 Finally, the proportionality between the stored charge and the magnetic flux generated is guaranteed by the fact that the more capacitors charged, the higher the leakage current. The leakage currents from the element capacitors add up and travel through the spiral path, leading to the creation of magnetic flux. The fourth circuit element technique of the present patent application, also referred to as an H inductor, can be similar to a device composed of a leaky capacitor and an inductor that blocks dc current or dc bias. Devices cannot be operated directly using dc bias or current, they are indirect control parameters. For continuous operation, the dc bias or current must change, ie, the mode of operation is primarily ac signal, bias, or current.
図3は、らせんのピッチcおよび周囲が協働して、材料の誘電率とともに、システムの時間制御および導通制御の支配において基本的な役割を果たすことを示している。これは、らせん構造の漏れ電流の輸送の制御が、第1の発明の説明において詳しく説明した特徴を有するらせんシステムの形状に依存することに気付くために顕著である。発明者がここで注目する1つの特定の問題は、本発明の第4の回路素子が形状制御装置であり、らせんアーキテクチャの材料の特徴の定義に欠くことができない唯一の特性が誘電率であることにある。単に形状および容量性材料の誘電率を操作することによって、幅広い範囲のデバイスを生み出すことができ、発明者は、第4の回路素子を生成するために、デバイスのらせんの経路に従うイオンの拡散を使用することができる。特許文献4において、発明者は、この目的に使用することができる材料に関して詳しく説明した。 FIG. 3 shows that the helix pitch c and the circumference, together with the dielectric constant of the material, play a fundamental role in governing the time and conduction control of the system. This is remarkable because it is noticed that the control of the leakage current transport of the helical structure depends on the shape of the helical system having the features described in detail in the description of the first invention. One particular problem that the inventor focuses on here is that the fourth circuit element of the present invention is a shape controller, and the only property that is essential in defining the material characteristics of the helical architecture is the dielectric constant. It is in. By simply manipulating the shape and dielectric constant of the capacitive material, a wide range of devices can be created, and the inventor has created a diffusion of ions that follows the spiral path of the device to create a fourth circuit element. Can be used. In Patent Document 4, the inventor has described in detail materials that can be used for this purpose.
図4aは、幾何学的な特性および誘電の特徴がどのように現実の第4の回路素子の原子スケールの特性を実際に規定するのかを説明している。幾何学的特徴がキャリアの輸送を制御するとき、次々に連続して位置する狭いエネルギートラップが存在し、これはバンド理論に含まれず、したがってバンド構造が分解し、それはバンド分裂と呼ばれ、この状況において、それは価電子帯および伝導帯が特定の点においてより近くなるように生じる。点接触が存在する場合、熱ノイズkTゆえに、多数の自由キャリアが点接触の底に到達でき、したがって小さな電気バイアスが、価電子帯から伝導帯への電流の量子の通過をトリガすることができる。実際には、点接触の形成は、特定の幾何学的経路の存在を意味し、そこでは小さなエネルギーを要素分子(ここでは、キャパシタ)へと送ることで、らせんネット、すなわちデバイスの全体にわたるキャリアの伝播を可能にすることができる。幾何学的経路は重要であり、この経路以外では、そのような事象が生じ得ない。 FIG. 4a illustrates how the geometric and dielectric properties actually define the atomic-scale properties of a real fourth circuit element. When the geometric features control the transport of carriers, there are narrow energy traps located one after the other, which are not included in the band theory, and therefore the band structure decomposes, which is called band splitting, In some situations, it occurs such that the valence and conduction bands are closer at certain points. If a point contact is present, a large number of free carriers can reach the bottom of the point contact because of the thermal noise kT, and thus a small electrical bias can trigger the passage of a quantum of current from the valence band to the conduction band. . In practice, the formation of point contacts implies the existence of a particular geometrical path, where small energy is transmitted to element molecules (here, capacitors) to form a helical net, ie, a carrier throughout the device. Can be propagated. The geometric path is important, and no other event can occur outside of this path.
図4bは、脳ニューロン抽出の微小管ナノワイヤについてのケーススタディを示している。実際に、微小管表面の新たな位相的経路の各々について、別個の分断されたバンドが得られる。これらの個々の経路は、波数ベクトル空間において明瞭に分離され、共通の重なり合いの点が存在しても、存在しなくてもよい。図4cが、微小管表面について走査型トンネル顕微鏡によって取得された量子トンネリング画像を示している。ここで、発明者は、伝送経路を変更するために、キャパシタの配置に関する限りにおいて、らせん表面が根本的変化を受けることを観測する。ここで、チューブリンたんぱく質分子が、漏れのあるキャパシタとして機能する構造である。これらのキャパシタは、新たな伝送経路を生成するために数原子間距離だけ自身を再配置する。たんぱく質分子またはキャパシタの構造の変化が、その誘電率を変化させ、2つの隣接するらせん経路の間のピッチを変化させる。これらのデータが、微小管が圧電および強誘電体材料であり、これらの特性は、バンド構造が割られ、キャパシタがそれらの機械的特性において弾性的であるという基本的事実から現れることの直接的証拠であることに、注意すべきである。このように、ここで、第4の回路素子の構成要素としてのキャパシタが、第4の回路素子の好ましいキャリア伝送経路を調節するための電気機械的特性を有さなければならないという本発明の第4の回路素子についての基本的情報が追加される。同じ特徴は、変形を自然に、すなわち電気機械的特性を介して排除するために、機械的な弾性を利用することを可能にする。 FIG. 4b shows a case study on microtubule nanowires for brain neuron extraction. Indeed, a separate fragmented band is obtained for each new topological path on the microtubule surface. These individual paths are clearly separated in wavenumber vector space and may or may not have a common point of overlap. FIG. 4c shows a quantum tunneling image of the microtubule surface obtained by a scanning tunneling microscope. Here, the inventor observes that the spiral surface undergoes a fundamental change as far as the arrangement of the capacitors is concerned in order to change the transmission path. Here, the tubulin protein molecule has a structure that functions as a leaky capacitor. These capacitors rearrange themselves by a few atomic distances to create a new transmission path. Changes in the structure of a protein molecule or capacitor change its dielectric constant and change the pitch between two adjacent helical paths. These data suggest a direct indication that microtubules are piezoelectric and ferroelectric materials, and that these properties emerge from the fundamental fact that band structures are cracked and capacitors are elastic in their mechanical properties. Note that this is evidence. Thus, here, the capacitor of the fourth circuit element must have electromechanical properties for adjusting the preferred carrier transmission path of the fourth circuit element. Basic information about the four circuit elements is added. The same feature makes it possible to take advantage of mechanical elasticity in order to eliminate deformation naturally, ie via electromechanical properties.
第4の回路素子の1つのきわめて興味深い特性は、動作の下側および上側周波数限界を有することである。図5は、特定の周波数未満ではデバイスが働かないことを示している。図1を説明しつつ上記で説明された1つの理由は、このデバイスが有効な動作のために連続的な充電/放電を必要とするというものである。さて、上述のように、デバイスがしきい値時間よりも長く充電または放電される場合、いかなる効果もなく、デバイスを満充電よりももっと充電し、あるいは空よりも少なく充電することは不可能である。このように、しきい値最大時間または最低周波数が存在する。これは、デバイスの容量特性にf起因する。ここで、別の問題、すなわち誘導の限界も存在する。本発明の第4の回路素子(Hインダクタ)の充電/放電が特定の時間よりも短い場合、らせん経路に沿ったいかなるキャリアの伝送もトリガすることができず、したがって誘導特性が有効にならない。最小時間限界は、最大周波数限界を意味し、したがって本発明の第4の回路素子の最大周波数限界が得られる。 One very interesting property of the fourth circuit element is that it has lower and upper frequency limits of operation. FIG. 5 shows that the device does not work below a certain frequency. One reason described above with reference to FIG. 1 is that the device requires continuous charging / discharging for effective operation. Now, as mentioned above, if the device is charged or discharged longer than the threshold time, it is impossible to charge the device more than full charge or less than empty without any effect. is there. Thus, there is a threshold maximum time or a minimum frequency. This is attributable to the capacitance characteristics of the device. Here, there is another problem, the limitation of induction. If the charging / discharging of the fourth circuit element (H inductor) of the present invention is shorter than a certain time, the transmission of any carrier along the helical path cannot be triggered and thus the inductive properties will not be effective. The minimum time limit means the maximum frequency limit, thus obtaining the maximum frequency limit of the fourth circuit element of the present invention.
図6は、第4の回路素子の注目すべき特徴を示している。温度とは無関係な伝導度が、漏れ電流で動作するデバイスから期待される。図4に関連して説明されるとおり、点接触ギャップは基本的にトンネルギャップであり、キャリアは接合部に蓄えられ、温度が特定の上限よりも低い場合、らせん構造の両端の導通は、依然として点接触ギャップの制御下にある。図6において、任意の温度においてメモリビットに書き込み、5K〜320Kの間で温度をスイープするとき、ビットを表すdcまたはac伝導度が等間隔の値への小さなジャンプを除いて一定のままであることが発見されたことが示される。極度の熱ノイズ1K/分のもとでも、2つの限界の伝導度の間の振動性のスイープが観測される。厳格に機械的なばね作用の存在から離れて、統計的分析は、ジャンプが常にペアにて生じ、これらのジャンプが伝導度領域においてきわめて先鋭であり、きわめて狭いゲート制御を示しており、ソリトンがこのゲートに蓄積し、しきい値の大きさが達成されるとすぐに汲み出されることを示唆している。 FIG. 6 shows the remarkable features of the fourth circuit element. Temperature independent conductivity is expected from devices operating with leakage current. As described in connection with FIG. 4, the point contact gap is essentially a tunnel gap, carriers are stored at the junction, and if the temperature is below a certain upper limit, conduction across the helical structure will still be Under control of point contact gap. In FIG. 6, when writing to a memory bit at an arbitrary temperature and sweeping the temperature between 5K and 320K, the dc or ac conductivity representing the bit remains constant except for small jumps to equally spaced values. Indicates that it was discovered. Even under extreme thermal noise of 1 K / min, an oscillatory sweep between the two limiting conductivities is observed. Apart from the existence of strictly mechanical spring action, statistical analysis shows that jumps always occur in pairs, these jumps are very sharp in the conductivity region, and exhibit very narrow gate control, soliton It accumulates at this gate, suggesting that it is pumped as soon as the threshold magnitude is reached.
図7は、構造が微小管のように漏れのあるキャパシタで作られたインダクタとして機能する場合に、どのように格子特性が変化するのかを示している。強誘電状態(情報)を記入する最大スイープバイアスの関数としてプロットされるヒステリシス領域は、原点を線形に通過し、250Kおよび300Kについてのプロットの2つの系列は、分極可能性がフィールドによって誘発され、300Kまで温度と無関係であることを示している。それをさらに拡張するとき、319K(46℃)において、伝導度は量子化されたジャンプをなし、〜397K(124℃)における第2のジャンプにおいて、強誘電性の分極可能性を測定するヒステリシス領域は、消失する。ヒステリシス領域は、微小管が自発的に低下から回復しようと試みるため、319Kよりも上で振動する。チューブリンが319Kおよび397Kにおいて恒久的な変化を被り、プロトフィラメントが離れ、したがって完全に正方形のIVが直線のIVへと変わり、ヒステリシス領域がゼロになり、したがってキュリー温度Tcは319Kである。ハミルトニアン FIG. 7 shows how the lattice properties change when the structure functions as an inductor made of a leaky capacitor, such as a microtubule. The hysteresis region plotted as a function of the maximum sweep bias filling the ferroelectric state (information) passes linearly through the origin, and the two series of plots for 250K and 300K show that the polarizability is induced by the field, It shows that it is independent of temperature up to 300K. To extend it further, at 319 K (46 ° C.), the conductivity makes a quantized jump, and in the second jump at 3397 K (124 ° C.), a hysteresis region that measures the ferroelectric polarizability. Disappears. The hysteresis region oscillates above 319 K as the microtubules attempt to recover from the drop spontaneously. Tubulin undergoes a permanent change at 319K and 397K, the protofilaments detach, thus turning the completely square IV into a straight IV, the hysteresis region becomes zero, and thus the Curie temperature Tc is 319K. Hamiltonian
を使用し、 Use
を使用して定数Jijを見出して、それらを微小管の格子の値 To find the constants J ij and use them to determine the value of the microtubule lattice.
を使用してDombらの式に適用して、TCを確かめる。最初に、微小管は、TC〜397Kにおける六方晶の格子を有し(図7aの上部)、電界のもとで、プロトフィラメント「左」および「右」が「中心」に対して0.849nm後方および0.05nm前方に移動し、TC〜319Kにおけるほぼ六方晶の格子を生成する。TC〜319Kを不変に保ち、微小管は、電界がより対称な格子を生成する場合に(図7c)、その双極子を逆にすることができる。双安定なメモリの切り換わりのために、しきい値バイアスにおける電圧スイープがチューブリンの電荷中心を移動させ、物理的な運動は必須でない。さらに、ヒステリシスの低下が図7bに存在し、キャパシタ(ここでは、たんぱく質)の配置を自発的に修正するための能力を有する第4の回路素子の特徴が、強誘電性、焦電性、および圧電性につながるが、上記提案の追加の条件が満たされない場合に、Hインダクタのような第4の回路素子が、それらの重要な特性を呈さない可能性があるということについて、さらなる実験的な裏付けを提供している。
これは、温度の関数として格子の形状が2つの異なる構成の間で可逆に切り換わり、両方の構成がそれらの電気的特性において異なるという無二の物理的特性だけが、一般的な第4の回路素子においてもっぱら可能である点で、注目されるべきである。しかしながら、格子形状における相転移の実現の程度は、漏れのあるキャパシタの典型的な構造パラメータに応じてさまざまであると考えられる。
By applying the equation of Domb et al was used to ascertain the T C. Initially, the microtubules have a hexagonal lattice at T C 97397 K (top of FIG. 7 a), and under an electric field, the protofilaments “left” and “right” are 0. It moves backward 849 nm and forward 0.05 nm, producing a nearly hexagonal lattice at T C 3319 K. Keeping T C 19319 K unchanged, the microtubule can reverse its dipole if the electric field creates a more symmetric lattice (FIG. 7c). For a bistable memory switch, a voltage sweep at the threshold bias moves the tubulin charge center and physical movement is not essential. Further, a reduction in hysteresis is present in FIG. 7b, and the feature of the fourth circuit element that has the ability to spontaneously modify the placement of the capacitor (here, the protein) is the ferroelectric, pyroelectric and Further experimental studies have shown that fourth circuit elements, such as H inductors, may not exhibit their important properties if they lead to piezoelectricity but the additional conditions of the above proposal are not met. Provides support.
This is because the only physical property that the shape of the grating switches reversibly between two different configurations as a function of temperature, and both configurations differ in their electrical properties, is the general fourth property. It should be noted that this is possible only in circuit elements. However, the degree of realization of the phase transition in the lattice shape will vary depending on the typical structural parameters of the leaky capacitor.
図8は、共振と非共振状態との間の可逆な切り換わり、および格子構造がどのように変更されるかを示している。走査型トンネル顕微鏡(STM)画像のアレイにおいて、単一の微小管が共振周波数ac信号でトリガされると同時にその表面が撮像されるとき、格子画像全体が消失し、ac信号が除去されるとすぐに、格子構造が初期の構成に戻ることが見られることが示されている。本発明において提案される第4の回路素子の種類は、電気機械的特性を有し、これらの特性は、局所電子密度分布を可逆に変化させる。この特定の特徴を、例示的なシステムにおいてhttp://www.nature.com/articles/srep07303でライブで観測することができる。 FIG. 8 shows the reversible switching between resonant and non-resonant states and how the grating structure is changed. In an array of scanning tunneling microscopy (STM) images, when a single microtubule is triggered by the resonant frequency ac signal and its surface is imaged at the same time, the entire grating image disappears and the ac signal is removed. It is shown that the lattice structure can be seen to return to the initial configuration immediately. The fourth type of circuit element proposed in the present invention has electromechanical properties, which change the local electron density distribution reversibly. This particular feature is described in the exemplary system at http: // www. nature. It can be observed live at com / articles / srep07303.
図9は、微小管の共振バンドを示している。MHzバンドにおいて図9aに示されている微小管のこの三重項(triplet)バンドは、微小管が単なる単純ならせん構造ではなく、らせんの対称性の内部にエンコードされた複数の周期を有する点で、特筆すべきである。1つの特定の対称性が、1つの共振ピークを生成する。しかしながら、より多数の分子が、微小管ナノワイヤまたはデバイスを構成するようにらせんループへと畳まれたチューブリンまたはデバイスの構成キャパシタの線形なチェーンの内側にドープされる場合、1つではなくて複数の共振ピークが観測される。チューブリンたんぱく質の内部にいくつかのドープされた分子が存在し、それらのドープされた分子は、微小管らせん構造を横断して単独で共振によってトリガされ、したがって発明者は、1つの微小管における複数の共存するらせんの存在を実験的に観測した。これが、第4の回路素子の内部の第4の回路素子である。これは、第4の回路素子の複雑な動作回路へのスケールアップがこの経路(1つの内側に別の1つ)に従って達成されるがゆえに、本発明の重要な特徴である。この特定の問題は、一般的な性質である第6の発明の主張において詳しく述べられている。異なるらせんの重ね合わせを生み出すために、いくつかの異なるやり方が存在する。別の例は、核酸A、T、G、Cで作られたDNAであり、4つすべてが、4つの異なる種類の漏れのあるキャパシタである。これらA、T、G、およびC酸は、それらの基本的な配置が周期の1つの特定の組を生み出すようなやり方で配置される。らせんが円対称性を意味し、したがって特定のらせんが得られるように特定の配置の周期的または反復的配置が常に必要であることに、注意すべきである。今や、1つのチェーンにおいて、いくつかの周期的なコードを小さな周期で横並びで記入することができる。次いで、それらの周期は、別の周期的なユニットへとアレンジすることができる。このように、より小さい周期が、コードの1つの組を形成し、より大きな周期が、コードの別の組を形成する。チェーンの長さLは固定であるが、同じ空間Lを使用して、コードのいくつかの層を記入することができ、各々がLという長さを有するn個の層が存在する場合、有効空間はnLである。微小管において、漏れのあるキャパシタはチューブリンであり、いくつかの分子が、いくつかの別個の共存するらせんを生み出すために内部にドープされるが、DNAの場合には、コードが横並びで記入される。第4の回路素子の統合のために、材料に応じて特定の手順が採用される必要があり、微小管およびDNAは2つの例にすぎない。本発明者は、商業的応用のためにインダクタの形態に配置されたキャパシタを使用するいくつかの例示的な装置を作成した。 FIG. 9 shows the resonance band of the microtubule. This triplet band of microtubules, shown in FIG. 9a at the MHz band, is not just a simple helical structure, but has multiple periods encoded within the helical symmetry. It is noteworthy. One particular symmetry produces one resonance peak. However, if more molecules are doped inside the linear chain of tubulin or the constituent capacitors of the device folded into a helical loop to make up the microtubule nanowire or device, then multiple instead of one Are observed. There are several doped molecules inside the tubulin protein, which are triggered by resonance alone across the microtubule helix, and thus the inventor has The existence of multiple coexisting helices was observed experimentally. This is the fourth circuit element inside the fourth circuit element. This is an important feature of the invention because the scaling up of the fourth circuit element into a complex operating circuit is achieved according to this path (one inside another). This particular problem is elaborated in the assertion of the sixth invention which is of a general nature. There are several different ways to create different spiral superpositions. Another example is DNA made of nucleic acids A, T, G, C, all four being four different types of leaky capacitors. These A, T, G, and C acids are arranged in such a way that their basic arrangement produces one particular set of periods. It should be noted that the helix implies circular symmetry and therefore a periodic or repetitive arrangement of a particular arrangement is always necessary so that a particular helix is obtained. Now, in one chain, several periodic codes can be entered side by side with small periods. These periods can then be arranged into another periodic unit. Thus, smaller periods form one set of codes, and larger periods form another set of codes. The length L of the chain is fixed, but the same space L can be used to fill in several layers of code, where there are n layers each having a length of L, The space is nL. In microtubules, the leaky capacitor is tubulin, where some molecules are doped internally to create several distinct coexisting helices, but in the case of DNA, the code is written side by side Is done. For the integration of the fourth circuit element, specific procedures need to be adopted depending on the material, microtubules and DNA are only two examples. The inventor has created several exemplary devices that use capacitors arranged in the form of inductors for commercial applications.
微小管の機械的振動が、図9bのTEM画像を使用して示されている。1つの構造中に複数の別個の対称性の重ね合わせが存在する場合は常に、材料を通過するac信号がきわめて独特な位相遅れを被ることを、観測することができる。微小管の場合に、発明者は、それが45度の倍数であることを図9cにおいて観測する。しかしながら、それは、複数のらせん対称性の重ね合わせを生み出すために採用された原理の種類に応じてさまざまであると考えられる。しかしながら、本発明の第4の回路素子が入力および出力信号の間の位相差の量子化を示すと考えられることは、確かである。それは、発明者が観測する異なる種類の位相遅れについて、付随する特定の規則が存在することを意味する。 The mechanical oscillations of the microtubules are shown using the TEM image of FIG. 9b. Whenever there are multiple distinct symmetry superpositions in one structure, it can be observed that the ac signal passing through the material experiences a very unique phase lag. In the case of microtubules, we observe in Figure 9c that it is a multiple of 45 degrees. However, it will vary depending on the type of principle employed to create the superposition of multiple helical symmetries. However, it is certain that the fourth circuit element of the invention is considered to exhibit a quantization of the phase difference between the input and output signals. That means that for the different types of phase lags we observe, there are certain rules associated with them.
図10は、本発明の第4の回路素子、すなわちHインダクタを備える統合されたチップを生み出すための1つの経路を示している。我々は、本特許出願の発明を実証するために、微小管を再び使用した。ここで、本発明の第4の回路素子が、単一のハードウェアにおいて図10aに示されるアンテナおよびレシーバのような特性を示すことが、実証される。また、2つの単一の微小管デバイスが、きわめて短い距離にわたるそれらの間の無線通信を実証するために、図10bに示されるように横並びに置かれることも示されている。図10cは、一方のデバイスが周波数信号の特定の成分によってトリガされる場合に、同じ信号が他方の微小管へと運ばれ、特定のバンドがトリガされることを示している。この特定のアンテナおよびレシーバのような特徴が、アンテナソフトウェアを使用することによってシミュレートされており、結果が図10dに示されている。さらに、同様の実験を、仔ウシ胸腺DNAを使用して実行した。これは、短距離無線通信が電気機械的な振動ゆえに可能であり、そのような無線通信をデバイスが液体または半流動体あるいはガスの媒体に浸されている場合でさえも使用できる点で、注目されるべきである。 FIG. 10 shows one path for creating an integrated chip with a fourth circuit element of the present invention, the H inductor. We have again used microtubules to demonstrate the invention of this patent application. Here, it is demonstrated that the fourth circuit element of the present invention exhibits characteristics such as the antenna and receiver shown in FIG. 10a in a single piece of hardware. It is also shown that two single microtubule devices are placed side by side as shown in FIG. 10b to demonstrate wireless communication between them over very short distances. FIG. 10c shows that when one device is triggered by a particular component of the frequency signal, the same signal is carried to the other microtubule and a particular band is triggered. This particular antenna and receiver-like feature has been simulated by using antenna software and the results are shown in FIG. 10d. In addition, similar experiments were performed using calf thymus DNA. This is noteworthy in that short-range wireless communication is possible due to electromechanical vibrations, and such wireless communication can be used even when the device is immersed in a liquid or semi-fluid or gaseous medium. It should be.
図9に示された共振バンドおよび図10cにおける通信データの興味深い特性の1つは、ポンピングされたエネルギーが、異なる共振ピークの間で非線形に運河化されることである、したがって、本発明の第4の回路素子は、その異なる共振レベルの間での非線形なエネルギー運河化を実行する。システムの構造における形態変化をトリガし、共振ピークをわずかに動かすことで、微小管の束を使用してメモリ状態をエンコードし、複数の別個の意思決定を実行することが可能である。 One interesting property of the resonance band shown in FIG. 9 and of the communication data in FIG. 10c is that the pumped energy is canalized non-linearly between the different resonance peaks, and thus the second aspect of the present invention. The four circuit elements perform non-linear energy canalization between their different resonance levels. By triggering morphological changes in the structure of the system and slightly moving the resonance peaks, it is possible to use a bundle of microtubules to encode the memory state and make multiple discrete decisions.
[実施形態]
発明者は、検証のための生物学的サンプルとして微小管を使用した。しかしながら、市販のキャパシタを使用し、それらをらせんの形態にはんだ付けして、いくつかの研究を、産業上の応用が生み出されるように実行した。
微小管が、Cytoskeleton(Denver,CO,USA)によって豚の脳から抽出された。精製されたMTサブユニット(チューブリン)が、−80℃で保存された。チューブリンを長さ6.5μmの微小管へと重合させるために、160μlの微小管クッションバッファ(60% v/v グリセロール、80mM PIPES pH6.8、1mM EGTA、1mM MgCl2)を、830μlの一般的なチューブリンバッファ(80mM PIPES pH7、1mM EGTA、2mM MgCl2)および10μlの100mM GTP溶液へと加えた。この混合物を、10分間にわたって氷の槽内に保った。この混合物から、200μlの溶液を1mgのチューブリンへと加え、それを再び10分間にわたって氷の槽内で培養した。その後に、この素材を、40分間にわたって35〜37℃のインキュベータ内に配置した。次いで、微小管を安定させるために、無水DMSOに溶解させたパクリタキセル20μlを溶液へと加え、それを37℃でさらなる10分間にわたって培養した。MT長を、約4〜20μmへと調節した。
[Embodiment]
The inventors have used microtubules as biological samples for validation. However, some research was performed to produce industrial applications, using commercially available capacitors and soldering them in a spiral configuration.
Microtubules were extracted from pig brain by Cytoskeleton (Denver, CO, USA). The purified MT subunit (tubulin) was stored at -80C. To polymerize tubulin into 6.5 μm long microtubules, 160 μl of microtubule cushion buffer (60% v / v glycerol, 80 mM PIPES pH 6.8, 1 mM EGTA, 1 mM MgCl 2 ) was added to 830 μl of general Tubulin buffer (80 mM PIPES pH 7, 1 mM EGTA, 2 mM MgCl 2 ) and 10 μl of 100 mM GTP solution. This mixture was kept in an ice bath for 10 minutes. From this mixture, 200 μl of the solution was added to 1 mg of tubulin, which was again cultured in an ice bath for 10 minutes. Thereafter, the material was placed in a 35-37 ° C. incubator for 40 minutes. Then, to stabilize the microtubules, 20 μl of paclitaxel dissolved in anhydrous DMSO was added to the solution, which was incubated at 37 ° C. for an additional 10 minutes. The MT length was adjusted to about 4-20 μm.
フィルムを準備するために、溶液を微小管クッションバッファおよびパクリタキセルDMSO溶液を使用して8倍に希釈し、一晩にわたって−20℃に保たれた45°に傾けられたSi(100)基板および趾間電極へと落下させた。電界を、MTの平行な整列のために、基板を横断して印加した。余分なMT溶液を、フィルタ紙(Whatman)を使用して基板から除去した。次いで、基板を一般的なチューブリンバッファへと浸し、同様のやり方でN2を吹き付けることによって再び乾燥させた。このプロセスを、2回繰り返した。次いで、基板を3時間にわたって冷蔵庫に配置し、表面を部分的に乾燥させた。 To prepare the film, the solution was diluted 8-fold using microtubule cushion buffer and paclitaxel DMSO solution and held at -20 ° C overnight at a 45 ° tilted Si (100) substrate and between the toes. Dropped on the electrode. An electric field was applied across the substrate for parallel alignment of the MT. Excess MT solution was removed from the substrate using filter paper (Whatman). Then, the substrate was dipped into a general tubulin buffer, dried again by blowing N 2 in a similar manner. This process was repeated twice. The substrate was then placed in the refrigerator for 3 hours and the surface was partially dried.
αおよびβチューブリンの、寸法46×80×65Å3のヘテロダイマーへの再構成を、超微細チップによる原子間力顕微鏡観察によって確認した。MTの電位マッピングにより、格子Aの構成を確認した。 the α and β-tubulin, the reconstruction of the heterodimer dimensions 46 × 80 × 65Å 3, was confirmed by atomic force microscopy by ultrafine chips. The configuration of lattice A was confirmed by potential mapping of MT.
単一の微小管チェーンの2つの端部において、2つの金電極パッドを、電子ビームリソグラフィによってデバイスを構成するために作製した。2つの端部電極を、外部の電子測定回路に接続した。 At the two ends of a single microtubule chain, two gold electrode pads were made to construct the device by electron beam lithography. The two end electrodes were connected to an external electronic measurement circuit.
メモリスタと異なり、微小管MTは、本発明者の先行の特許出願、すなわち特許文献4において作表されたとおりの既存の3つの素子の一つ一つの特性についての対称の議論の正当性を立証する。本特許出願のHは、Cのように電荷を貯蔵/放出するらせん状ナノチューブ/ナノワイヤであり、らせん電流が、Lのような磁束を生成する。たとえLおよびCが内部で一緒に成長/減衰しても、理想的なHは、dc出力において顕著に線形である。純粋に幾何学的な理由で、正確な磁束調節器ならびにLおよびCの共存は、入力ac信号を位相不一致に変える。Hは、全体のアーキテクチャが特定のフィールドのもとでコヒーレントなシステムになることができるため、バリスティック輸送を開始することができる。最近において、Hのように見えるらせん/ロゼットナノチューブが厳格な研究のもとにあり、本特許出願のHの特徴は、それらの特性に似ている。MTは、その長さを変化させることによって電磁エネルギーの貯蔵/輸送を調節し、バイオシステムへと不可欠な位相不一致な信号変換能力を提供する。 Unlike the memristors, the microtubules MT justify the symmetrical discussion of the individual properties of the three existing elements as tabulated in the inventor's earlier patent application, US Pat. I do. H in this patent application is a helical nanotube / nanowire that stores / releases electric charge, like C, and the helical current produces a magnetic flux, like L. The ideal H is significantly linear in the dc output, even though L and C grow / decay together internally. For purely geometric reasons, accurate flux regulators and the coexistence of L and C change the input ac signal out of phase. H can initiate ballistic transport because the entire architecture can be a coherent system under certain fields. Recently, helical / rosette nanotubes that look like H are under rigorous research, and the features of H in this patent application are similar to those properties. The MT regulates the storage / transport of electromagnetic energy by varying its length, providing the essential out-of-phase signal conversion capabilities to biosystems.
対照的に、Chuaは、第4の素子のメモリスタを定義するために、ただ1つの対称性の偏角Φ∞Qだけを使用している。らせんの周期性および量子化された充電ゆえに、MTは、自身の電磁エネルギー/パワーを自身の長さの変化によって正確に調節することができる。バリスティックレジームへの切り換わりのためのしきい値バイアスは、その長さにつれて増加する。同時に、磁束が、階段の様相で増加する。したがって、長さの変化によって、MTは、自身のエネルギー貯蔵およびそのコヒーレントな輸送に必要な臨界信号を変調することができる。最終的に、それは、それが処理することができる最大の論理状態も変化させる。したがって、生きた細胞の内部の第4の素子MTは、細胞骨格を通じたきわめて複雑なマルチレベル信号処理において活発な部分を引き受けることができる。本発明者の研究の以前においては、MTは単にキャパシタとして使用されるだけであった(特許文献5)。 In contrast, Chua uses only one symmetry argument Φ∞Q to define the memristor of the fourth element. Due to the periodicity of the helix and the quantized charge, the MT can precisely adjust its electromagnetic energy / power by changing its length. The threshold bias for switching to the ballistic regime increases with its length. At the same time, the magnetic flux increases in a staircase fashion. Thus, the change in length allows the MT to modulate the critical signals required for its energy storage and its coherent transport. Ultimately, it also changes the maximum logic state that it can handle. Thus, the fourth element MT inside a living cell can take on the active part in very complex multi-level signal processing through the cytoskeleton. Prior to the inventor's work, MT was only used as a capacitor (US Pat. No. 6,049,045).
微小管の再構成、単離、4プローブ電極アーキテクチャ:
いくつかの種類のチューブリンを、Cytoskeleton(Denver,CO,USA)から受け取り、−80℃で保存した。チューブリンを微小管へと重合させるために、微小管クッションバッファ(60% v/v グリセロール、80mM PIPES pH6.8、1mM EGTA、1mM MgCl2)を、一般的なチューブリンバッファ(80mM PIPES pH7、1mM EGTA、2mM MgCl2)および/またはGTP溶液へと加えた。この混合物を、10分間にわたって氷の槽内に保った。この混合物から、200μlの溶液を1mgのチューブリンへと加え、それを再び10分間にわたって氷の槽内で培養し、40分間にわたって35〜37℃のインキュベータにおいて培養した。次いで、微小管を安定させるために、無水DMSOに溶解させたパクリタキセル20μlを溶液へと加え、それを37℃でさらなる10分間にわたって培養した。単一の微小管を、誘電泳動を使用して単離し、電極を、電子ビームリソグラフィを使用して成長させた。
Microtubule reconstitution, isolation, 4-probe electrode architecture:
Several types of tubulin were received from Cytoskeleton (Denver, CO, USA) and stored at -80 ° C. To polymerize tubulin into microtubules, microtubule cushion buffer (60% v / v glycerol, 80 mM PIPES pH 6.8, 1 mM EGTA, 1 mM MgCl 2 ) was added to a common tubulin buffer (80 mM PIPES pH 7, 1 mM EGTA, 2 mM MgCl 2 ) and / or GTP solution. This mixture was kept in an ice bath for 10 minutes. From this mixture, 200 μl of the solution was added to 1 mg of tubulin, which was again cultured in an ice bath for 10 minutes and in a 35-37 ° C. incubator for 40 minutes. Then, to stabilize the microtubules, 20 μl of paclitaxel dissolved in anhydrous DMSO was added to the solution, which was incubated at 37 ° C. for an additional 10 minutes. Single microtubules were isolated using dielectrophoresis and electrodes were grown using electron beam lithography.
微小管のフォノンおよび電子ソリトンの基本的なパラメータ:
AFM画像において観測された突起を、3つの理由でソリトン凝縮物として確認し、突起は毎分約1μm移動し、長さ25μmのワイヤ上で測定された。図4bのソリトン密度が、ソリトン凝縮物(個々のソリトンではない)の総数を数え、スキャンの面積によって除算し、50%の視認性を絶対として考慮することによって得られた。周期性λを
を使用することによって計算し、ここで波数ベクトル
であり、aは格子パラメータであって、8nmであり、1/nは図4c、dにプロットされたバンド充てんである。ソリトンの質量を式
を使用することによって計算し、ここでu0は格子ひずみであり、Mは欠陥場所または非対称の点を捕らえる3つのチューブリンモノマーの質量であり、2lはソリトン長であり、aは格子パラメータであり、フォノンソリトン周期性3についてMs〜300meである。たとえ電子ソリトンが質量Ms〜15meを有するとしても、統計的に、フォノンソリトン周期性3が同時性を正確に反映し、したがって電子の質量は、この検討において無視される。2つのフォノンソリトンリングが間にギャップを有さない場合、電子ソリトンは存在すべき空間を得ず、したがって電子およびフォノンソリトンの最大バンド充てんファクタは0.5である。さらに、>96nmの周期性は観測されておらず、したがってバンド充てん比の最小値は0.09である。統計的に、わずかに4つの周期性が観測され、これは厳格に量子化されたバンド充てんレベルを生む。フォノン保護が、たとえESの質量が〜300me(me=電子の質量)でもESの速度を400km/時へと減少させる。
Basic parameters of microtubule phonons and electron solitons:
The protrusion observed in the AFM image was identified as a soliton condensate for three reasons, and the protrusion moved about 1 μm per minute and was measured on a 25 μm long wire. The soliton density in FIG. 4b was obtained by counting the total number of soliton condensates (not individual solitons), dividing by the area of the scan, and taking 50% visibility as absolute. Periodicity λ
, Where is the wave number vector
And a is the lattice parameter, which is 8 nm, and 1 / n is the band fill plotted in FIGS. Formula of the soliton mass
Where u 0 is the lattice strain, M is the mass of the three tubulin monomers that capture the defect site or point of asymmetry, 21 is the soliton length, and a is the lattice parameter. There is a M s ~300m e for phonons soliton periodicity 3. Even though the electron solitons have masses Ms〜15me, statistically, the phonon soliton periodicity 3 accurately reflects synchrony, and thus the electron mass is ignored in this discussion. If the two phonon soliton rings have no gap between them, the electron soliton does not gain the space to exist, and thus the maximum band filling factor for the electron and phonon solitons is 0.5. Furthermore, no periodicity of> 96 nm has been observed, so the minimum band filling ratio is 0.09. Statistically, only four periodicities are observed, which yields tightly quantized band filling levels. Phonon protection reduces the speed of the ES to 400 km / h, even if the mass of the ES is ~ 300 me (me = mass of electrons).
DNA、アクチン、マイクロおよびニューロフィラメント、コラーゲン、などを、第4の回路素子の特性を確認するために同様に測定した。測定を、ZnOならびに他の半導体および絶縁らせんについても実行した。請求および検討は、すべての材料において得られた一貫した結果にもとづく。得られた原理は、本発明者の提案による配置にもとづくキャパシタで作られたインダクタが、第4の回路素子の挙動につながるという仮定を証明している。 DNA, actin, micro and neurofilaments, collagen, etc. were also measured to confirm the characteristics of the fourth circuit element. Measurements were also performed on ZnO and other semiconductor and insulating helices. Claims and reviews are based on consistent results obtained for all materials. The principle obtained proves the assumption that an inductor made of a capacitor based on the arrangement proposed by the inventor leads to the behavior of the fourth circuit element.
第4の回路素子は、これらに限られるわけではないがコンピュータチップ、低電力デバイス、および他の学習ハードウェアなどのさまざまな製品に使用され、あるいは使用可能である。例えば、Hewlett−Packard Companyが、完全に新しい種類のオペレーティングシステムをまさにリリースしようとしており、したがってメモリスタまたは一種の第4の回路素子は、ほぼ200億米ドルの市場を包含する(非特許文献6)。このように、本発明は、上述した技術分野を含む種々の技術分野に貢献すると期待される。 The fourth circuit element is used or can be used in various products such as, but not limited to, computer chips, low power devices, and other learning hardware. For example, the Hewlett-Packard Company is about to release a completely new kind of operating system, so a memristor or a kind of fourth circuit element encompasses a market of almost US $ 20 billion [6]. Thus, the present invention is expected to contribute to various technical fields including the technical fields described above.
101 単位キャパシタ
102 単位キャパシタの集合体
305 ディスク状の本発明の集積チップ版
308 ディスク状の本発明の円錐3D版
Reference Signs List 101 unit capacitor 102 unit capacitor assembly 305 disk-shaped integrated chip plate 308 of the present invention disk-shaped conical 3D plate of the present invention
Claims (6)
構成要素としての単位キャパシタは、容量性の素子とらせん状の電荷の流れによって生み出される誘導的性質とによって生成される周波数の上側限界および下側限界の間において、蓄えられた電荷の関数としての出力磁界の線形な増加を示し、
前記上側および下側周波数限界は、バンドパスフィルタとして振る舞い、いくつかのそのようなバンドパスフィルタが存在し、
デバイスが、アレイの長さよりも長い波長および短い波長を有する種々の周波数で共振する、
単位キャパシタのらせん状アレイ。 A spiral array of unit capacitors,
The unit capacitor as a component is a function of the stored charge between the upper and lower limits of the frequency created by the capacitive element and the inductive properties created by the spiral charge flow. Show a linear increase in output magnetic field,
The upper and lower frequency limits behave as bandpass filters; there are several such bandpass filters;
The device resonates at various frequencies having wavelengths longer and shorter than the length of the array,
Spiral array of unit capacitors.
量子化は、第1組の幾何学的パラメータ、すなわち前記単位キャパシタのらせん状アレイの直径とピッチとの比によって変調され、
前記デバイスの価電子帯と伝導帯との間の割れたバンドギャップが、前記第1組の幾何学的パラメータに加えて、前記単位キャパシタの配置の第2組の幾何学的パラメータを変化させることによって調節される、
請求項1に記載の単位キャパシタデバイスのらせん状アレイ。 The helical array of unit capacitors exhibits a quantized linear increase in the magnetic field as a function of the stored charge;
The quantization is modulated by a first set of geometric parameters, i.e., the ratio between the diameter and the pitch of the helical array of said unit capacitors,
The split band gap between the valence band and the conduction band of the device changes a second set of geometric parameters of the arrangement of the unit capacitors in addition to the first set of geometric parameters. Adjusted by the
A helical array of unit capacitor devices according to claim 1.
単位キャパシタのアレイが単位キャパシタとして振る舞い、いくつかのそのような単位キャパシタが別の単位キャパシタを構成するように三次元の配向にて並び、成長が、可変のスケールおよび周波数バンドにて続き、
仮想の円筒表面に前記単位キャパシタのらせん状アレイによって形成される格子パラメータが生成される磁束を調整するように変化する、
請求項1または2に記載の単位キャパシタのらせん状アレイ。 A unit capacitor of the array adjusts a leakage current in the spiral array by changing a chemical or non-chemical bond between the structural capacitors of the dielectric material used for the unit capacitor.
An array of unit capacitors behaves as a unit capacitor, some such unit capacitors are arranged in a three-dimensional orientation to constitute another unit capacitor, and growth continues at a variable scale and frequency band;
The lattice parameters formed by the helical array of unit capacitors on the virtual cylindrical surface are varied to adjust the generated magnetic flux,
A helical array of unit capacitors according to claim 1.
前記単位キャパシタの容量性材料の分子構造及び構成要素としての前記単位キャパシタに沿ったらせん状の経路を調整するための前記単位キャパシタ間の化学的または非化学的な結合が、
A.デバイスが、種々の機械的な振動モードを活性化するらせん状の配線の特定の局所的な機械的振動を使用することによって電気、イオン、及び機械的なキャリアの衝突によって生じる熱ノイズを汲み出し、前記デバイスが、或る温度範囲において少なくとも1つのノイズのない電子および電磁エネルギー伝送チャネルを維持することによって、前記デバイスが、前記温度範囲において自動化されたノイズ排除装置として振る舞い、
B.キャパシタのらせんアレイが、特定の温度において複数の双極相転移を被り、強誘電体スイッチングを呈し、
C.物理的または弾性的な応力が、前記単位キャパシタのらせん状配置においてキャリアを生み、前記キャリアの伝播を変調し、焦電性及び圧電性を示す、
ように選択されている、単位キャパシタのらせん状アレイ。 A spiral array of unit capacitors,
Chemical or non-chemical bonding between the unit capacitors to adjust the helical path along the unit capacitor as a molecular structure and component of the capacitive material of the unit capacitor,
A. The device pumps out thermal noise caused by collisions of electricity, ions, and mechanical carriers by using specific local mechanical vibrations of the spiral wiring to activate various mechanical vibration modes, The device behaves as an automated noise eliminator in the temperature range by maintaining at least one noiseless electronic and electromagnetic energy transmission channel in the temperature range;
B. A helical array of capacitors undergoes multiple bipolar phase transitions at a particular temperature, exhibiting ferroelectric switching,
C. Physical or elastic stresses create carriers in the helical arrangement of the unit capacitors, modulate the propagation of the carriers, exhibit pyroelectricity and piezoelectricity,
Spiral array of unit capacitors, selected as follows.
A.弾性振動ゆえに、共振状態が高調波周波数の継続したフラクション系列を生成するように振動する。
B.らせん構造における機械的な応力およびひずみゆえに、らせんリングが前記単位キャパシタのらせん状アレイの2つの端部に自発的に蓄えられた電荷を分配し、それが長さの全体に沿って再分配され、前記デバイスが、前記単位キャパシタのアレイの長さに沿った電荷密度勾配を生成することで、電荷勾配によって形成された定在波が複数の高調波及び非調和周波数を生成する異なる形状をとる。
C.らせん構造ゆえに、前記デバイスの長さに沿った電荷密度分布が、その直径が前記デバイスの長さよりも長い定在波の湾曲を生み、前記定在波における機械的振動の相互作用が、前記単位キャパシタからなるらせん配置において電気機械的な振動を生む。
D.誘電材料およびらせん形状が、前記デバイスが入力信号から分断されたバンドギャップに対応する周波数を吸収して緩和後の機械的対称性に応じた信号を放射することで所定の周波数の範囲において電気機械的なアンテナ及びレシーバとして働くことを可能にする構造対称性の特定のグループを有する。 The molecular structure of the capacitive material such that the helical lattice parameter changes in any manner selected from the following AD through application of external electrical, magnetic, electromagnetic, or mechanical energy: A helical array of unit capacitors according to claim 1 or 2, wherein a helical combination thereof is selected.
A. Because of the elastic vibration, the resonance oscillates to produce a continuous fraction series of harmonic frequencies.
B. Because of the mechanical stresses and strains in the helical structure, the helical ring distributes the spontaneously stored charge at the two ends of the helical array of unit capacitors, which redistributes along the entire length. The device creates a charge density gradient along the length of the array of unit capacitors such that the standing wave formed by the charge gradient takes a different shape generating a plurality of harmonics and anharmonic frequencies. .
C. Because of the helical structure, the charge density distribution along the length of the device results in a standing wave curvature whose diameter is longer than the length of the device, and the interaction of mechanical oscillations in the standing wave is the unit. It produces electromechanical vibrations in a spiral arrangement of capacitors.
D. The dielectric material and the helical shape allow the device to absorb a frequency corresponding to a band gap separated from an input signal and emit a signal in accordance with the relaxed mechanical symmetry, so that the electromechanical device in a predetermined frequency range. It has a specific group of structural symmetries that allow it to act as an effective antenna and receiver.
A.前記単位キャパシタのらせん状アレイ上のキャパシタ配置のらせんギャップによって定義される周期に応じて、新たな別個の格子対称性が構造内に生成され、複数の格子パラメータの存在が複数の定在波、したがって共振ピークの複数のバンドを形成し、
B.前記周期に応じて、共振周波数の間のギャップが変化して異なる共振ピークの間の結合を変調し、動作が前記単位キャパシタで作られたらせん状の経路を通ってエネルギーを非線形にチャネル化し、
C.振動の周期を前記らせん構造に記憶できるようすることによって、可逆の書き込み、読み出し、及び消去の形式のメモリスイッチングデバイスとして働くことができるように、複数のキャパシタ分子を使用して、共振ピークのグループが互いに結合し、前記らせ構造において別個の周期的および非周期的な振動モードを生成する、
請求項5に記載の単位キャパシタのらせん状アレイ。 Two or more distinctly different unit capacitors are used at different intervals to encode two or more symmetries in a single helical shape,
A. Depending on the period defined by the helical gap of the capacitor arrangement on the helical array of unit capacitors, a new distinct lattice symmetry is created in the structure, and the presence of a plurality of lattice parameters results in a plurality of standing waves, Therefore, a plurality of bands at the resonance peak are formed,
B. In response to the period, the gap between the resonance frequencies changes to modulate the coupling between the different resonance peaks, nonlinearly channeling energy through a spiral path created by the unit capacitor,
C. Using a plurality of capacitor molecules to form a group of resonant peaks so that the period of oscillation can be stored in the helical structure so that it can act as a memory switching device in the form of reversible write, read, and erase Combine with each other to create separate periodic and aperiodic vibration modes in said diverging structure,
A helical array of unit capacitors according to claim 5.
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