Інженери розробили революційний пристрій, який генерує мікроскопічні коливання на чіпі, які імітують фізику землетрусів. Ця інновація, детально описана в нещодавньому дослідженні Nature, може революціонізувати обробку бездротового сигналу, що призведе до менших, швидших і енергоефективних електронних пристроїв.
Як це працює: за допомогою поверхневих акустичних хвиль
Пристрій, який називається лазером на поверхневих акустичних хвилях (SAW), створює швидкі мікрометричні коливання на поверхні чіпа. Поверхневі акустичні хвилі (SAW) уже використовуються як фільтри в смартфонах, перетворюючи радіохвилі на механічні коливання для видалення небажаного шуму. Однак існуючі системи зазвичай вимагають кількох мікросхем і джерела живлення. Нова розробка спрямована на консолідацію цієї функції на одному чіпі.
Команда досягла цього шляхом укладання надтонких шарів матеріалів: кремнієвої основи, ніобату літію (який перетворює електричні сигнали у вібрацію) та арсеніду індій-галію (напівпровідник, який прискорює електрони). Пристрій працює, помножуючи вібрації, відбиті всередині конструкції, подібно до того, як лазери посилюють світло між дзеркалами.
“Уявіть собі це майже як хвилі землетрусу, але на поверхні маленької стружки”. — Олександр Вент, провідний автор дослідження
Чому це важливо: майбутнє бездротових технологій
Важливість полягає в його потенціалі для спрощення обробки сигналу. Сучасні телефони використовують кілька чіпів для перетворення радіохвиль у SAW і навпаки. Мета полягає в тому, щоб інтегрувати весь цей процес на одному чіпі, що дозволить працювати на набагато вищих частотах від стандартних акумуляторів смартфонів.
Хоча SAW концептуально схожі на сейсмічні хвилі, викликані землетрусами, їх масштаби зовсім інші. Пристрій команди генерує хвилі на частоті приблизно 1 гігагерц (мільярди вібрацій на секунду) і вважає, що його можна масштабувати до десятків або навіть сотень гігагерц, що перевищує можливості сучасних пристроїв SAW, які зазвичай досягають 4 ГГц.
Вплив на повсякденні пристрої
Технологія SAW вже широко поширена, живлячи автомобільні брелоки, механізми відкривання дверей гаражів, GPS-приймачі та радарні системи. Ця нова розробка є не лише теоретичною; це вирішує справжнє вузьке місце в сучасній електроніці. Забезпечивши когерентні SAW на одному чіпі без необхідності використання зовнішніх радіочастотних джерел, дослідники подолали серйозну перешкоду.
Наслідки зрозумілі: майбутні бездротові пристрої зможуть ефективніше фільтрувати та направляти сигнали, споживаючи менше енергії та займаючи менше місця. Команда вважає, що цей «фононний лазер» є критичним кроком до створення повністю інтегрованих бездротових компонентів.
Успіх цієї розробки відкриває можливість створювати цілі радіостанції на одному чіпі, оптимізуючи бездротовий зв’язок і потенційно прискорюючи розвиток мобільних технологій наступного покоління.
