Німецькі вчені розробили пристрій, який менший за людську волосину у тисячі разів, але може революціонізувати виробництво електроніки. Цей нанобатут завширшки лише 0,2 міліметра здатний керувати звуковими хвилями з неймовірною точністю. Секрет у його унікальній структурі з трикутними отворами.
Пристрій являє собою ультратонку мембрану з нітриду кремнію товщиною всього 20 мільйонних долей міліметра. Поверхня перфорована регулярно розташованими трикутними отворами. Коли батут починає рухатися, він майже не втрачає імпульсу і може коливатися надзвичайно довго.
Різні ділянки поверхні рухаються в різних напрямках, включаючи бічні. У центрі знаходиться ще менший «батут всередині батута», де рух відбувається по точному трикутному шляху.
Фізики з Університету Констанца, Копенгагенського університету та ETH Цюрих створили цей пристрій для демонстрації нових методів транспортування фононів. Фонони — це «кванти звуку», елементарні збудження коливань кристалічної решітки твердого тіла.
За допомогою батута вчені довели, що фонони можна направляти «за кут» з мінімальними втратами імпульсу. Це критично важливо для мікрочіпних схем, де сигнали повинні проходити навколо країв та вигинів.
Експерименти показали неймовірні результати. Фонони можуть проходити навіть крутими поворотами під кутом 120 градусів практично без втрат. Кількість фононів, які «відскакують» замість того, щоб обійти поворот, становить менше одного на десять тисяч.
«Такі ультранизькі втрати відповідають рівню сучасних телекомунікаційних пристроїв», — зазначає фізик Одед Цільберберг з Констанца. Він вивчає топологічні ефекти в поверхневих структурах та їх практичне застосування.
Цільберберг вважає, що цим методом можна побудувати цілі «дороги для фононів». Він розробив специфічний дизайн батута, а колеги з інших університетів втілили ідею в реальність. Результати дослідження опубліковані в престижному журналі Nature.
Цікаво, що вчений навіть роздумував над створенням батута людських розмірів. «Це точно був би веселий експеримент. Припускаю, принцип працював би і з об'єктом більшого масштабу», — посміхається дослідник. Проте радить обов'язково використовувати шолом для такої спроби.
Дослідження фінансувалося Європейською дослідницькою радою, фондами Данії та Швейцарії, а також програмою Horizon 2020. Це відкриття може стати основою для нового покоління мікроелектронних пристроїв з революційними властивостями передачі сигналів.
