Исследовательская группа, возглавляемая профессором Джеффом Нэшем из Университета Эксетера, создала новую структуру, которая может манипулировать звуковыми волнами экстремальной частоты, также известными как поверхностные акустические волны или «наноземлетрясения», поскольку они проходят по поверхности твердого материала подобно землетрясениям на суше.
Несмотря на то, что поверхностные акустические волны (ПАВ) являются ключевым компонентом целого ряда технологий, их оказалось чрезвычайно трудно контролировать с какой-либо степенью точности. Теперь команда из отдела естественных наук Университета Эксетера разработала новый тип структуры, известный как «фононный кристалл», который, будучи смоделирован в устройство, может быть использован для управления и управления наноземлетрясениями.
Исследование опубликовано в ведущем научном журнале Nature Communications 2 августа 2017 года.
Профессор Нэш, ведущий автор исследования, сказал: «Устройства поверхностных акустических волн уже используются во множестве технологий, включая радиолокационные системы и химическое зондирование, но они все чаще разрабатываются для таких приложений, как лаборатория на чипе.
«Подходы «лаборатория на чипе» уменьшают размеры обычных химических и биологических лабораторий до нескольких миллиметров, а SAW в этих системах могут использоваться для транспортировки и смешивания химических веществ или для выполнения биологических функций, таких как сортировка клеток.
«Тем не менее, до сих пор было чрезвычайно трудно создать структуру, подобную нашей, которую можно было бы использовать для легкого направления поверхностных акустических волн. Наша новая конструкция фононного кристалла способна управлять наноземлетрясениями с помощью всего нескольких кристаллических элементов, что делает его намного проще в производстве, чем те, которые были продемонстрированы ранее.
«Мы уверены, что эти результаты проложат путь для следующего поколения новых концепций устройств на ПАВ, таких как биосенсоры «лаборатория на чипе», которые полагаются на контроль и манипулирование наноземлетрясениями на ПАВ. Еще более примечательно то, что было также высказано предположение, что эти сооружения могут быть увеличены для обеспечения защиты от землетрясений».
Инновационное исследование началось как студенческий проект со студентами Бенджамином Эшем и Софи Уорсфолд, которые являются двумя из четырех авторов исследовательской работы. В настоящее время Бен учится в докторантуре в Эксетере у профессора Питера Вукусика, окончательного автора статьи, и профессора Нэша в Эксетерском центре EPSRC по подготовке докторантов в области метаматериалов.
Софи сказала: «Работа с Джеффом и его группой над моим дипломным проектом была одной из моих любимых частей моей учебы. Несмотря на то, что сейчас я учусь на актуария, я использую многие из навыков, которые я приобрел изо дня в день, в своей работе, а независимость и уверенность, которые я приобрела, оказались бесценными в моей карьере. Я невероятно рад, что стал частью этого новаторского исследования».
Профессор Нэш, который является директором по естественным наукам в Эксетере, добавил: «Я переехал в Эксетер из промышленности относительно недавно, и для меня было совершенно фантастически иметь возможность привлечь наших блестящих студентов к моим исследованиям. Они привносят энергию, энтузиазм и другую перспективу, а также вносят реальный и чрезвычайно ценный вклад в исследования моей группы.
Естественные науки в Эксетере — это инновационная флагманская программа, предназначенная для изучения научных концепций, необходимых для объяснения мира природы, от наномасштаба до сложных систем климата Земли и нашей Солнечной системы.
