Исследовательская команда под руководством профессора Джеффа Нэша из Университета Эксетера создала новую структуру, способную управлять экстремальными звуковыми волнами — также известными как поверхностные акустические волны или «наноземлетрясения», которые проходят по поверхности твёрдого материала аналогично землетрясениям на земле.
Хотя поверхностные акустические волны (SAW) являются ключевым компонентом множества технологий, ими оказалось чрезвычайно сложно управлять с какой-либо точностью. Теперь команда из кафедры естественных наук Университета Эксетера разработала новый тип структуры, известную как «фононический кристалл», который, будучи сформированным в устройство, может использоваться для управления и наноземлетрясениями,
Исследование опубликовано в ведущем научном журнале Nature Communications 2 августа 2017 года.
Профессор Нэш, ведущий автор исследования, сказал: «Устройства поверхностной акустической волны уже используются во множестве технологий, включая радарные системы и химическое зондирование, но всё чаще разрабатываются для таких приложений, как лаборатория на чипе.
«Подходы лаборатории на чипе уменьшают традиционные химические и биологические лаборатории до размера нескольких миллиметров, и SAW в этих системах могут использоваться для транспортировки и смешивания химикатов, либо для выполнения биологических функций, таких как сортировка клеток.
«Однако до сих пор было чрезвычайно сложно создать такую структуру, как наша, которая могла бы легко направлять поверхностные акустические волны. Наш новый дизайн фононического кристалла способен контролировать нанотолкновения всего с помощью нескольких кристаллических элементов, что значительно упрощает производство по сравнению с ранее продемонстрированными.
«Мы уверены, что эти результаты проложат путь для следующего поколения новых концепций устройств SAW, таких как биосенсоры лаборатории на чипе, которые зависят от контроля и манипуляции наноземлетрясениями SAW. Ещё более удивительно, что также было предложено увеличить масштаб этих сооружений для защиты от землеземлетрясения.»
Инновационное исследование началось как студентский проект с участием студентов Бенджамина Эша и Софи Уорсфолд, которые являются двумя из четырёх авторов научной статьи. В настоящее время Бен учится в аспирантуре в Эксетере под руководством профессора Питера Вукушича, последнего автора статьи, и профессора Нэша в Центре докторской подготовки по метаматериалам EPSRC при Эксетере.
Софи сказала: «Работа с Джеффом и его группой для моего бакалаврского проекта была одной из моих любимых частей моей учёбы. Хотя сейчас я обучаюсь на актуария, многие навыки, которые приобрела ежедневно, я использую в своей роли, а независимость и уверенность, которые я приобрела, оказались неоценимыми для построения моей карьеры. Я невероятно рад быть частью этого новаторского исследования.»
Профессор Нэш, директор кафедры естественных наук в Эксетере, добавил: «Переехав в Эксетер из промышленности относительно недавно, было просто потрясающе привлекать наших блестящих студентов бакалавриата к своим исследованиям. Они приносят энергию, энтузиазм и иной взгляд, внося реальный и чрезвычайно ценный вклад в исследования моей группы.
Естественные науки в Эксетере — это инновационная флагманская программа, направленная на изучение научных концепций, необходимых для объяснения природного мира — от наномасштаба до сложных систем климата Земли и нашей Солнечной системы.
