В новом микрочипе связали две технологии, получившие Нобелевскую премию

Физики Делфтского технологического университета создали новую технологию на основе микрочипа, впервые объединив две технологии, удостоенные Нобелевской премии. Этот микрочип может измерять расстояния в материалах с высокой точностью, например, под водой или для медицинских изображений. Поскольку технология использует звуковые колебания вместо света, она полезна для высокоточных измерений положения в непрозрачных материалах. Инструмент может привести к новым методам мониторинга климата Земли и здоровья человека. 

Микрочип в основном состоит из тонкого керамического листа, имеющего форму батута. Этот батут имеет отверстия для улучшения взаимодействия с лазерами и имеет толщину примерно в 1000 раз меньше толщины волоса. Будучи бывшим кандидатом наук в лаборатории Ричарда Норте, Маттейс де Йонг изучал маленькие батуты, чтобы выяснить, что произойдет, если на них направить простой лазерный луч. Поверхность батута начала интенсивно вибрировать. Измеряя отраженный лазерный свет от вибрирующей поверхности, команда заметила образец вибрации в форме гребня, которого они раньше не видели. Они поняли, что гребенчатая подпись батута действует как линейка для точного измерения расстояния.

Эта новая технология может быть использована для измерения положения в материалах с помощью звуковых волн. Что делает его особенным, так это то, что он не требует прецизионного оборудования и поэтому прост в производстве. Для этого требуется только установка лазера и ничего больше. Нет необходимости в сложных петлях обратной связи или настройке определенных параметров, чтобы технология работала должным образом. Это делает ее очень простой и маломощной технологией, которую гораздо легче миниатюризировать. на микрочипе. Как только это произойдет, ученые смогут разместить эти микрочиповые датчики где угодно, учитывая их небольшой размер.

Новая технология основана на двух несвязанных методах, получивших Нобелевскую премию, называемых оптическим захватом и частотным гребенчатым гребнем. Обе эти концепции обычно связаны со светом, но эти поля не имеют никакого реального перекрытия. Ученые уникальным образом объединили их, чтобы создать простую в использовании технологию микрочипа, основанную на звуковых волнах. 

Когда исследователи направили лазерный луч на крошечный батут, они поняли, что силы, воздействующие на него лазером, создают обертоновые вибрации в мембранах батута. Эти силы называются оптической ловушкой, потому что они могут улавливать частицы в одном месте с помощью света. Этот метод получил Нобелевскую премию в 2018 году и позволяет манипулировать даже мельчайшими частицами с чрезвычайной точностью. Можно сравнить обертоны в батуте с определенными нотами скрипки. Нота или частота, издаваемая скрипкой, зависит от того, где вы кладете палец на струну. Лазер действует как мягкое прикосновение и смычок, вызывая обертонные колебания в мембране батута.

Оптические частотные гребенки используются в лабораториях по всему миру для очень точных измерений времени и для измерения расстояний. Они настолько важны для измерений в целом, что их изобретение было удостоено Нобелевской премии в 2005 году. Мы сделали акустическую версию частотной гребенки, состоящую из звуковых колебаний в мембране вместо света. измерения положения в непрозрачных материалах, через которые вибрации могут распространяться лучше, чем световые волны. Эта технология может использоваться, например, для точных измерений под водой для мониторинга климата Земли, для медицинских изображений и для приложений в квантовых технологиях,

заявили ученые.