新的微芯片连接了两项诺贝尔奖获奖技术
代尔夫特理工大学的物理学家首次将两项获得诺贝尔奖的技术结合起来，在微芯片上构建了一项新技术。这种微芯片可以高精度测量材料中的距离，例如水下或医学成像。由于该技术使用声音振动而不是光，因此可用于不透明材料的高精度位置测量。该仪器可能导致监测地球气候和人类健康的新技术。该作品现已发表在Nature Communications上。
简单的低功耗技术
微芯片主要由形状像蹦床的薄陶瓷片组成。这种蹦床带有孔图案以增强其与激光的相互作用，其厚度比头发的厚度小约 1000 倍。作为 Richard Norte 实验室的前博士候选人，Matthijs de Jong 研究了小型蹦床，以弄清楚如果将简单的激光束指向它们会发生什么。蹦床的表面开始剧烈震动。通过测量从振动表面反射的激光，研究小组注意到了一种他们以前从未见过的梳子形状的振动模式。他们意识到蹦床的梳状特征可以作为精确测量距离的尺子。
这项新技术可用于使用声波测量材料中的位置。它的特别之处在于它不需要任何精密硬件，因此易于生产。“它只需要插入激光，没有别的。无需复杂的反馈回路或调整某些参数即可使我们的技术正常运行。这使它成为一种非常简单和低功耗的技术，更容易在微芯片上小型化，”Norte 说。“一旦发生这种情况，我们真的可以将这些微芯片传感器放在任何地方，因为它们体积小。”
独特的组合
这项新技术基于两项不相关的诺贝尔奖获奖技术，称为光学捕获和频率梳。Norte：“有趣的是，这两个概念通常都与光有关，但这些领域并没有任何真正的重叠。我们将它们独特地结合起来，创造了一种基于声波的易于使用的微芯片技术。这种易用性可能会对我们衡量周围世界的方式产生重大影响。”
泛音
当研究人员将激光束对准微型蹦床时，他们意识到激光施加在其上的力正在蹦床膜中产生泛音振动。“这些力被称为光阱，因为它们可以利用光将粒子捕获在一个点上。这项技术在 2018 年获得了诺贝尔奖，它使我们能够极其精确地操纵即使是最小的粒子，”Norte 解释道。“你可以将蹦床上的泛音与小提琴的特定音符进行比较。小提琴发出的音符或频率取决于您将手指放在琴弦上的位置。如果轻轻地触弦并用弓弹奏，就可以产生泛音;一系列较高频率的音符。在我们的例子中，
桥接两个突破性领域
“光学频率梳在世界各地的实验室中用于非常精确的时间测量和距离测量，”Norte 说。“它们对一般测量非常重要，以至于他们的发明在 2005 年获得了诺贝尔奖。我们制作了声学版本的频率梳，由膜中的声音振动而不是光制成。例如，声频梳可以在不透明材料中进行位置测量，通过这种材料振动可以比光波传播得更好。例如，该技术可用于水下精确测量以监测地球气候、医学成像和量子技术应用。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！