2021年6月3
桑迪亚国家实验室的科学家们建造了世界上最小的和最佳声学放大器。和他们使用的概念,但放弃了近50年。
根据5月13日发表的一篇论文自然通讯,设备超过10倍比早期版本更有效。设计的前景和未来的研究方向保持较小的无线技术。
现代手机里满是无线电发送和接收电话、短信和高速数据。越是无线电设备,它能做什么。虽然大多数无线电组件,包括放大器、电子,他们可以做得更小,更好的音响设备。这意味着他们将使用声波而非电子处理无线电信号。
“声波设备本质上是紧凑的,因为声音的波长在这些频率如此之小,比人类头发的直径小,”桑迪亚科学家丽莎哈科特说。但直到现在,使用声波为这些组件是不可能的。
桑迪亚的声,276兆赫放大器、测量仅0.0008平方英寸(0.5平方毫米),展示了巨大的,大量未开发的潜力使收音机小音响。放大2兆赫频率,进行现代得多的手机流量,该设备会更小,0.00003平方英寸(0.02平方毫米),一个足迹,舒服地容纳一粒食盐和10倍小于当前最先进的技术。
团队还创建了第一声循环器,另一个重要无线电组件之间传输和接收信号。在一起,娇小的部分基本上代表着未知的道路使技术与无线电波发送和接收信息更小更复杂,马特Eichenfield桑迪亚科学家说。
“我们是第一个表明它的实用功能,通常在电子领域在声学领域,“Eichenfield说。
恢复一个几十年的设计
几十年前科学家尝试制造声学射频放大器,但这些努力的最后一个主要学术论文发表在1970年代。
没有现代纳米加工技术,他们的设备表现太糟糕,是有用的。提高信号100倍与旧设备需要0.4英寸(1厘米)的空间和2000伏特的电力。他们还会产生大量的热量,需要超过500毫瓦的电力。
新的和改进的放大器是超过10倍有效版本建于70年代在几个方面。能提高信号强度的一个因素100年0.008英寸(0.2毫米)只有36伏特的电力和20毫瓦的电力。
先前研究人员触及死胡同试图提高声学设备,不能够放大或循环,利用半导体材料层。欧洲杯足球竞彩对于他们的工作概念,添加材料必须非常薄,非常高的质量,但是科学家只有技术使一个或另一个。
几十年后,桑迪亚发达技术都为了提高光伏电池通过添加一系列的薄层半导体材料。欧洲杯足球竞彩桑迪亚科学家领导,努力与Eichenfield分享一个办公室。
“我有一些很沉重的外围接触。我听说它在我的办公室,”Eichenfield说。“那么快进可能三年后,我在读这些文章出于好奇这个acousto-electric放大器和阅读他们想要做什么工作,我意识到这项工作,桑迪亚开发这些技术基本上采取了非常,非常薄的半导体和转移到其他材料正是我们需要使这些设备实现他们的承诺。”欧洲杯足球竞彩
桑迪亚了放大器的半导体材料83原子层厚,比人类头发细1000倍。欧洲杯足球竞彩
融合一个超薄半导体层上不同的声学装置了一个错综复杂的过程的晶体的晶体,结合其它晶体和化学去除材料的99.99%,然后生成一个光滑表面接触。欧洲杯足球竞彩这样的纳米加工方法统称为异构集成和研究领域的日益增长的兴趣在桑迪亚的微系统工程、科学和应用程序复杂,整个半导体行业。欧洲杯线上买球
放大器、循环机和过滤器通常是分开生产,因为他们是不同的技术,但是桑迪亚生产都在同一个acousto-electric芯片。更多的技术,可以在同一芯片上,更简单、更高效的生产。团队的研究显示,其余的无线电信号处理组件可能扩展的设备已经证明。
工作是由桑迪亚实验室指导中心的研发计划和集成的纳米技术,用户设备共同由桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室。
多久,直到这些娇小的无线电部分在你的手机,可能不是,Eichenfield说。将批量生产,商业产品如手机acousto-electric技术需要大规模生产的基础设施,改革的他说。但对于小产品的专业设备,技术更直接的承诺。
桑迪亚团队正在探索是否能适应他们的技术来提高全光信号处理,。他们也感兴趣,如果技术可以帮助隔离和操作单量子声音,称为声子,这可能使它有用的控制和测量量子计算机。
来源:https://www.sandia.gov/index.html