Дански истражувачи понудија решение за еден од најголемите предизвици на современата нанотехнологија: како да се водат звучни бранови – фонони – низ микрочипови, речиси без загуба на енергија.
Кога тапанар удира по тапанот, ја придвижува мембраната која вибрира, а тие вибрации содржат сигнал што можеме да го дешифрираме како музика. Сигналот исчезнува штом мембраната ќе престане да вибрира. Замислете сега мембрана од тапан што е ултра тенка, широка околу 10 mm и прободена со мноштво триаголни отвори. Токму таква мембрана изработиле истражувачите од Институтот Нилс Бор при Универзитетот во Копенхаген, постигнувајќи голем напредок во контролата на звучните бранови на микроскопско ниво, пишува списанието Nature.
Клучот на оваа иновација е спојот на два концепта: „меко стегање“ (soft-clamping) и тополошка заштита. Наместо вибрациите да се стегаат цврсто, што доведува до поголеми загуби, научниците осмислиле начин за „омекнато“ прицврстување, што им овозможува на вибрациите да се шират без значајно губење на енергија. Дополнително, користена е посебна тополошка изолација од типот valley-Hall, која овозможува фононите безбедно да поминуваат дури и низ остри свиоци на чипот, без расејување и повратно одбивање.
Рекордно ниски загуби
Резултатот е фононски брановод со рекордно ниски загуби — само 3 dB по километар на собна температура, што е илјадници пати подобро од досегашните решенија. Експериментите покажале дека 99,99% од фононите успешно поминуваат низ остри свиоци без загуба, отворајќи ги вратите за развој на нови генерации на ултрабрзи и енергетски ефикасни микросистеми за обработка на сигнали, сензори, па дури и квантна комуникација и меморија.
Истражувачите се надеваат дека оваа технологија ќе овозможи изработка на чипови на кои информациите ќе се пренесуваат преку звук, а не преку електрични сигнали, што значително би ја намалило потрошувачката на енергија и би ја зголемило отпорноста на електронските уреди на надворешни пречки — нешто што е клучно за иднината на електрониката и квантната технологија.
