Исследовательская группа во главе с 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 толчкам при землетрясениях на суше.
Несмотря на то, что поверхностные акустические волны (ПАВ) являются ключевым компонентом множества технологий, их оказалось чрезвычайно трудно контролировать с любой степенью точности. Теперь команда из факультета естественных наук Университета Эксетера разработала новый тип структуры, известный как «фононный кристалл», который, будучи структурированным 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 все чаще разрабатываются для таких приложений, как лаборатория на чипе.
«Подход «лаборатория на чипе» уменьшает обычные химические и биологические лаборатории до размера нескольких миллиметров, а ПАВ в этих системах можно использовать 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 такую структуру, как наша, которую можно было бы легко использовать для направления поверхностных акустических волн. Наша новая конструкция фононного кристалла способна контролировать наноземлетрясения с помощью всего нескольких кристаллических элементов, что значительно упрощает ее производство по сравнению с теми, которые были продемонстрированы ранее.
«Мы уверены, что эти результаты проложат путь к следующему поколению новых концепций устройств на ПАВ, таких как биосенсоры «лаборатория на чипе», которые основаны на контроле и манипулировании наноземлетрясениями на ПАВ. Еще более примечательно то, что было также предложено, что эти структуры 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 над докторской диссертацией в Эксетере вместе с профессором Питером Вукусичем, последним автором статьи, и профессором Нэшем в Центре докторантуры EPSRC по метаматериалам.
Софи сказала: «Работа с Джеффом и его группой над моим студенческим проектом была одной из моих любимых частей моей учебы. Несмотря на то, что сейчас я учусь на актуария, я использую многие навыки, которые приобретал изо дня в день, в своей роли, а независимость и уверенность, которые я приобрел, оказались бесценными в моей карьере. Я невероятно взволнован тем, что был частью этого новаторского исследования».
Профессор Нэш, который является директором по естественным наукам в Эксетере, добавил: «Я переехал в Эксетер из промышленности относительно недавно, и это было совершенно фантастически — иметь возможность вовлечь наших блестящих студентов в свои исследования. Они приносят энергию, энтузиазм и другую точку зрения, и вносят реальный и чрезвычайно ценный вклад в исследования моей группы.
Естественные науки в Эксетере — это инновационная флагманская программа, разработанная для изучения научных концепций, необходимых для объяснения мира природы, от наномасштаба до сложных систем климата Земли и нашей Солнечной системы.
