Датские исследователи из Института Нильса Бора в Копенгагене совместно с учеными из Университета Констанца и Швейцарской высшей технической школы Цюриха создали крошечную мембрану, способную пропускать звуковые сигналы почти без потерь энергии.
Мембрана из нитрида кремния, похожая на те, что используются в качестве покрытия для барабанов, шириной всего 10 мм, покрыта треугольными отверстиями. При этом вибрации, которые распространяются в виде звуковых волн — фононов, чище даже сигналов в самых современных электрических схемах.
В то время, когда атомы начинают вибрировать, они цепляют соседние атомы и создают волну, которая переносит информацию. Если волна во время перемещения ослабевает или подвергается воздействию температуры, восстановить информацию, которую она переносила, становится сложнее или вообще невозможно. Исследователи обнаружили, что вибрации, которые проходят сквозь их мембрану, почти не теряют энергии и не ослабляют сигнал.
Даже когда колебания обходили отверстия в мембране или меняли направление движения, терялся примерно один фонон на миллион. Это намного лучше того, что наблюдается в электрических схемах, где сигналы ослабевают в сотни тысяч раз быстрее.
Такая точность может сделать эту мембрану новым инструментом передачи данных в различных устройствах, от квантовых компьютеров до высокоточных датчиков. Однако разработчики из Института Нильса Бора, профессора Сян Си и Альберт Шлиссер подчеркивают, что пока рано говорить о каком-то дальнейшем применении их мембраны.
Сейчас во всем мире ученые изучают возможности для создания сверхточного квантового компьютера, эффективность которого зависит от точности передачи данных между его различными компонентами. Другое направление квантовых исследований касается датчиков, способных измерять едва заметные колебания в организме человека. Однако в настоящее время Сян Си и Альберт Шлиссер хотят лучше изучить возможности собственной разработки.
«Сейчас мы хотим поэкспериментировать с этим методом, чтобы понять, что с ним можно сделать. Например, мы хотим построить более сложные структуры и посмотреть, как заставить фононы двигаться вокруг них, или создать структуры, в которых фононы будут сталкиваться, как автомобили на перекрестке. Это даст нам лучшее понимание того, что в конечном итоге возможно и какие новые приложения могут быть», — объясняет Альберт Шлиссер.
Результаты опубликованы в журнале Nature
Источник: SciTechDaily
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: