Ученые впервые сумели создать управляемые звуковые волны на поверхности микрочипа с помощью лазеров. Эти акустические волны, аналогичные поверхностным волнам землетрясений, движутся по чипу с частотами, почти в миллиард раз превышающими земные колебания.
Руководитель проекта, доктор Мориц Мерклейн из Университета Сиднея, пояснил: «Использование звуковых волн на поверхности микрочипов может найти применение в сенсорах, обработке сигналов и коммуникационных технологиях. Теперь мы можем разрабатывать чипы, которые будут использовать свет и звук вместо электричества».
Обычно поверхностные акустические волны создаются при помощи электроники, но в данном случае физики использовали фотонику — энергию света для генерации звуковых волн. Это, по словам автора исследования Говерта Нейтса из Университета Твенте, имеет важное преимущество: свет не вызывает нагрев микрочипа, как это происходит при использовании электроники.
Ученые использовали специальный материал — стекло на основе германия, мышьяка и селенидов, известное как GeAsSe, что позволило достичь значительных результатов и продемонстрировать сильное взаимодействие между светом и звуком. «Этот материал является мягким стеклом, он позволяет эффективно направлять высокочастотные звуковые волны и обеспечивать их взаимодействие со световыми волнами, которые мы вводим в чип», — отметил доктор Мерклейн.
Метод, которым пользовались ученые, известен как стимулированное Бриллюэновское рассеяние (SBS). Это явление возникает за счет обратной связи между фотонами (светом) и фононами (звуком). Когда свет проходит через чип или оптоволокно, он вызывает звуковые вибрации, которые ранее считались помехой. Но исследователи смогли использовать этот эффект для передачи и обработки информации.
Создание и управление высокочастотными акустическими волнами открывает путь к новым технологиям, в том числе, к созданию чувствительных сенсоров и усовершенствованных методов обработки сигналов. Соавтор работы, доктор Чун-Конг Лай, подчеркнул: «Представьте себе сенсоры, способные обнаруживать минимальные изменения в окружающей среде, или новые технологии обработки сигналов, которые улучшат возможности связи».
Этот проект является продолжением предыдущих исследований команды, которые позволили впервые в мире «захватить» световую информацию с помощью звуковых волн в микрочипе. Ученые назвали инновацию «молнией внутри грома». Теперь же физики сделали еще один шаг вперед, научившись управлять звуковыми волнами на поверхности микрочипа, что является важным вкладом в развитие сенсорных технологий.
Ожидается, что стимулированное Бриллюэновское рассеяние найдет применение в сетях 5G/6G, системах спутниковой связи, радарах, оборонных системах и радиоастрономии, что может существенно повлиять на развитие технологий будущего.
Ранее стало известно, что ученые создали дешевый и гибкий микропроцессор без кремния
