Topologinen akustinen aaltoputki

Päivittäisessä elektroniikassa, kuten puhelimissamme, käytetään akustisia pinta-aaltojen laitteita taajuuksien suodattamiseen ja tunnistusta varten. Mutta tämä kuluttaa paljon energiaa.

Nyt japanilaisen Tohoku yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt uuden akustisen aaltoputken, joka perustuu topologian matemaattiseen käsitteeseen ja joka auttaa lievittämään tätä ongelmaa.

Pinta-akustiset aallot (SAW) ovat akustinen aalto, jossa värähtelyn voimakkuus kohdistuu materiaalin pintaan. SAW:t voidaan herättää ja havaita pietsosähköisillä substraateilla.

Tekniikkaa hyödyntävät SAW-komponentit tarjoavat taajuussuodatusta ja tunnistusta yleisissä elektronisissa laitteissa, kuten matkapuhelimissa ja kosketusantureissa. Mutta yksi SAW-laitteiden haittapuoli on, että ne kuluttavat paljon energiaa, mikä kuluttaa akun käyttöikää.

Ryhmä, johon kuuluivat Yoichi Nii ja Yoshinori Onose Tohoku-yliopiston materiaalitutkimuksen instituutista, loi topologisen aaltoputken ratkaisuksi tähän ongelmaan.

Topologiset aaltoputket ovat aiheen uusi kehitys, joka vähentää energiahävikkiä ja mahdollistaa aaltojen manipuloinnin ainutlaatuisilla tavoilla. Tiimin aaltoputken topologinen luonne minimoi energiankulutuksen ja voi pidentää merkittävästi puhelimiemme ja muun elektroniikan akun käyttöikää.

Tutkijoiden havainnoivat akustisia topologisia reunatiloja hunajakennomaisissa fotonikiteissä, jotka koostuvat metallisista nanopilareista LiNbO3 substraatilla.

Tällä aaltoputkella oli myös se lisäetu, että se oli helppo luoda ja yhteensopiva nykyisen SAW-laitetekniikan kanssa. "Aaltoputkemme toteuttaminen edellyttää yksinkertaisesti nanokokoisten pilarikuvioiden valmistamista pietsosähköisen substraatin pinnalle", Yoichi Nii sanoo.

Topologisen aaltoputken toteuttaminen yksinkertaisessa pilarirakenteessa alustalle saattaa avata uuden polun topologisten SAW-laitteiden kehittämiseen monenlaisiin käyttötarkoituksiin, kuten kvanttilaskentaan, tunnistus- ja viestintäsovelluksiin.

Aiheesta aiemmin:

Aaltoputkia ilmaan ja salamalle

Topologinen fotoni-fononi -läpimurto