همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: تصور کنید یک غشای درام فوق نازک تنها ۱۰ ‌میلی‌متر، صدای دریافتی را آن‌چنان بدون اتلاف منتقل کند که حتی از بهترین مدارهای الکترونیکی بهتر عمل کند! این غشای نانو می‌تواند انقلابی در میکروفن‌ها، حسگرها و کامپیوترهای کوانتومی ایجاد کند.

انتقال لرزش‌های صوتی

پژوهشگران مؤسسه نیلز بور دانمارک به همراه دانشگاه کنستانس و ETH زوریخ، این غشای عجیب را ساخته‌اند که می‌تواند لرزش‌های صوتی را به روش کوانتومی منتقل کند؛ بدون ازدست‌دادن انرژی.

زمانی که چکشی به پوست درام زده می‌شود، پرتون‌هایی پخش شده و سپس کم‌کم خاموش می‌شوند. اما محققان اخیراً غشایی شگفت‌انگیز ساختند شبیه درام اما بسیار نازک یعنی تقریباً ۱۰ ‌میلی‌متر و پوشیده از حفره‌های مثلثی کوچک.
آن‌ها نشان داده‌اند لرزش‌ها (فونون‌ها) می‌توانند بدون اتلاف انرژی از میان آن عبور کنند؛ حتی بهتر از سیگنال‌های الکترونیکی پیشرفته (turn۰search۰).

این مطالعه که در نشریه Nature منتشر شده، نوید آینده‌ای جدید در انتقال صوت، حسگرها، و حتی رایانه‌های کوانتومی با کارایی بالا را می‌دهد.

چگونگی عملکرد غشا بسیار نازک

غشا بسیار نازک (تنها ۱۰ میلی‌متر) با حفره‌های مثلثی ریز، پیکربندی شده تا امپدانس صوتی را کنترل می‌کند (turn۰search۸).

حمل‌کننده صوت: فونون‌ها (کوانتوم ارتعاش در جامدات) به‌جای الکترون‌ها یا سیگنال الکتریکی منتقل می‌شوند.

اتلاف بسیار اندک: لرزش‌ها با تقریباً صفر درصد اتلاف از یک سمت غشا عبور می‌کنند؛ بالاتر از دوام سیستم‌های الکترونیکی حساس.

کاربردهای نوآورانه

رایانه‌های کوانتومی: انتقال سیگنال‌های آکوستیکی میان کیوبیت‌ها با تلفات کمتر، افزایش دقت و پایداری

حسگرهای صوتی فوق‌حساس: امکان ساخت میکروفون‌ها و سنسورهایی با دقت افزایش‌یافته و نویز کمتر

ارتباط صوتی نسل جدید: خطوط بسیار دقیق و با تأخیر پایین برای پهنای باندهای بالا

مطالعات مشابه، مانند میکروفون‌های گرافنی فوق‌حساس، نیز قدرت مسیرهای آکوستیکی را نشان داده‌اند؛ به‌ویژه وقتی پای MEMS در میان باشد (turn۰academia۱۲).

بیشتر بخوانید :

• فیوز چگونه حفاظت مدار الکتریکی را افزایش می‌دهد؟

• دانشمندان یک سیستم کوانتومی قابل‌تنظیم ساختند | قدرتی فراتر از تصور

یک کشف انقلابی!

این کشف می تواند باعث کاهش اتلاف انرژی و عبور صوت بدون از دست رفتن قابل‌توجه سیگنال شود. همچنین می تواند باعث افزایش دقت و پایداری مخصوصاً در کاربردهای حساس مالی، نظامی، پزشکی شود.

گسترش فناوری‌های کوانتومی و MEMS: پشتیبانی از تکنولوژی‌های پرسرعت آینده نیز از جمله دیگر دستاوردهای آن به حساب می آید.

انتقال صوت بدون اتلاف‌انرژی

کشف «غشای درام فوق‌نازک» نشان می‌دهد انتقال صوت بدون اتلاف‌انرژی تا چه حد ممکن است. این پیشرفت می‌تواند به ساخت میکروفون‌های نسل جدید، حسگرهای دقیق و رایانه‌های کوانتومی با عملکرد بهتر منجر شود.

آیا دنیای فناوری آماده‌است تا از غشای صوتی نانوگرافنی شده استفاده کند؟ احتمالاً وقتی دانشگاه‌ها و استارتاپ‌ها وارد فاز تجاری شوند، پاسخ خواهیم گرفت.