Mühendisler, bir çip yüzeyinde minik, deprem benzeri titreşimler üreten bir cihaz geliştirdi. Bu teknolojinin, günlük elektronik cihazların içindeki sinyal işlemede kullanılabileceği ve böylece daha küçük, daha hızlı ve daha verimli kablosuz cihazların önünü açabileceği belirtiliyor.
Yakın zamanda yayımlanan bir çalışmada, bilim insanları geliştirdikleri cihazı, çok küçük ve hızlı titreşimler üreten bir yüzey akışkan dalgası (SAW) fonon lazeri olarak tanımlıyor.
Bu teknolojiyi geliştiren araştırmacılardan biri, cihazı "bir çip yüzeyindeki deprem dalgaları gibi" olarak nitelendiriyor. Doğada, devasa ölçekte yüzey akışkan dalgaları, tektonik plakaların birbirine sürtünmesi ve depremleri tetiklemesiyle oluşur.
Yüzey akışkan dalgaları, akıllı telefonlarda kablosuz sinyalleri temizlemek için filtre olarak da kullanılıyor. Bir telefonun radyo alıcısı, baz istasyonundan gelen radyo dalgalarını alıp bunları küçük mekanik titreşimlere dönüştürür, bu da çiplerin istenmeyen gürültüyü gidermesini kolaylaştırır. Bir mesaj gönderdiğinizde, arama yaptığınızda veya internete bağlandığınızda, birden fazla çip radyo dalgalarını yüzey akışkan dalgalarına dönüştürüp tekrar radyo dalgalarına çevirir.
Modern Teknolojide Yüzey Akışkan Dalgası Kullanımı
Depremlerden yayılan sismik yüzey dalgalarına kavramsal olarak benzemelerine rağmen, yüzey akışkan dalgaları Dünya'nın kabuğundaki hareketlerin açığa çıkardığı enerjiyi tahmin etmek için kullanılan moment magnitüd ölçeği gibi herhangi bir ölçekte ölçülemeyecek kadar küçüktür.
Araştırmacılar, yüzey akışkan dalgası cihazlarının, cep telefonları, anahtar kartları, garaj kapısı açıcıları, çoğu GPS alıcısı ve radar sistemleri dahil olmak üzere dünyanın en önemli teknolojilerinin çoğunda temel bir rol oynadığını belirtiyor.
Bilim insanları, harici bir radyo frekansı kaynağına ihtiyaç duymadan, çok yüksek frekanslarda tutarlı yüzey akışkan dalgaları üreten tamamen katı haldeki, tek bir çipin daha önce hiç başarılmadığını ifade ediyor.
Geleneksel yüzey akışkan dalgası bileşenleri genellikle iki ayrı çip ve bir güç kaynağı gerektirir. Ekibin tasarımı, tek bir çip kullanarak benzer işlevsellik sunmayı amaçlıyor; bu da potansiyel olarak tipik bir akıllı telefon pilinden güç alan çok daha yüksek frekanslara olanak tanıyabilir.
Araştırmacılar, cihazı farklı çip malzemelerinin ultra ince katmanlarını yaklaşık 0,02 inç (0,5 milimetre) uzunluğunda küçük bir "çubuk" halinde istifleyerek inşa ettiler. Bu katmanlar arasında, elektrik sinyallerini mekanik titreşimlere dönüştüren bir tür piezoelektrik kristali olan ince bir lityum niobat tabakası ve bir elektrik alanına maruz kaldığında elektronları aşırı yüksek hızlara çıkarabilen yarı iletken bir malzeme olan indiyum galyum arsenür tabakası bulunuyor.
Sistem, bir diyot lazerinde iki ayna arasında ışığın yoğunlaşmasına benzer şekilde, titreşimlerin yapı içinde ileri geri sekerken tekrarlı olarak yükseltilmesiyle çalışıyor. Lityum niobattaki yüzey titreşimleri, indiyum galyum arsenürdeki elektronlarla etkileşime girerek dalgaların ilerlerken enerjisini artırıyor.
Ekip, saniyede milyarlarca titreşime eşit olan yaklaşık 1 gigahertz'lik yüzey dalgaları üretti ve tasarımın on veya yüzlerce gigahertz'e kadar itilebileceğine inanıyor. Araştırmacılar, bunun tipik olarak 4 GHz civarında seyreden yüzey akışkan dalgası cihazlarının yeteneklerinin çok ötesinde olduğunu söylüyor.
Uzun vadeli hedef, bir radyo için gereken her bileşeni aynı tür teknolojiyi kullanarak tek bir çip üzerinde yapabilmektir. Bu, telefonların kablosuz sinyalleri nasıl işlediğini basitleştirmek; yani yüzey dalgalarını sinyal işlemenin büyük bir kısmı için kullanarak radyo dalgalarını yüzey akışkan dalgalarına ve tekrar radyo dalgalarına dönüştürebilen tek bir çip tasarlamaktır. Bunu yapmak, gelecekteki kablosuz cihazların daha küçük çiplerde, daha az güç kullanarak sinyalleri filtrelemesine ve yönlendirmesine olanak tanıyabilir.
