Mikroskopiske enheder, der styrer vibrationer, kan tillade mindre mobile enheder

For at muliggøre moderne kommunikation, nutidens mobile enheder gør brug af komponenter, der bruger akustiske bølger (vibrationer) til at filtrere eller forsinke signaler. Imidlertid, nuværende løsninger har begrænsede funktionaliteter, der forhindrer yderligere miniaturisering af de mobile enheder og begrænser den tilgængelige kommunikationsbåndbredde.

Nu, et forskerhold ledet af Chiara Daraio, Caltech professor i maskinteknik, har udviklet nye versioner af disse komponenter med evner, som tidligere inkarnationer ikke besad. Komponenterne, kendt som fononiske enheder, kunne finde anvendelser i nye slags sensorer, forbedret mobiltelefonteknologi anvendt fysik, og kvanteberegning.

De fononiske enheder omfatter dele, der vibrerer ekstremt hurtigt, bevæger sig frem og tilbage op til titusinder af millioner gange i sekundet. Teamet udviklede disse enheder ved at skabe siliciumnitridtromler, der kun er 90 nanometer tykke. (Et menneskehår er omkring tusind gange tykkere.) Tromlerne er arrangeret i gitre, med forskellige gittermønstre med forskellige egenskaber.

Daraio, sammen med den tidligere Caltech -postdoktor Jinwoong Cha viste, at arrays af disse tromler kan fungere som afstembare filtre for signaler af forskellige frekvenser. De viste også, at enhederne kan fungere som envejsventiler til højfrekvente bølger. Evnen til at transmittere bølger i kun en retning hjælper med at holde signalet stærkere ved at reducere interferens.

Disse fund åbner muligheder for at designe nye enheder-såsom fononiske transistorer og radiofrekvente isolatorer-baseret på fononer i stedet for elektroner, Siger Cha og Daraio.

Deres resultater fremgår af to artikler offentliggjort i tidsskriftet Naturnanoteknologi ("Elektrisk tuning af elastisk bølgeudbredelse i nanomekaniske gitter ved MHz -frekvenser") og Natur ("Eksperimentel realisering af on-chip topologiske nanoelektromekaniske metamaterialer").