Phononik sorgt für kleinere Bauteile

3. Januar 2019, 12:53 Uhr
Der Vergleich mit der Münze zeigt die Abmessungen von Phononik-Bauteilen. (Foto: Caltech)
Der Vergleich mit der Münze zeigt die Abmessungen von Phononik-Bauteilen. (Foto: Caltech)
In modernen mobilen Geräten stecken Bauteile, die mit Hilfe von Schallwellen (Vibrationen) Signale filtern oder verzögern. Die dafür notwendigen Akustischen Oberflächenwellenfilter (Surface-Acoustic-Wave- oder SAW-Filter), die bislang dafür eingesetzt wurden, lassen sich jedoch kaum oder gar nicht mehr verkleinern. Zudem schränken sie die erreichbare Kommunikationsbandbreite ein.

Phononik

Ein Forschungsteam von Caltech (California Institute of Technology) hat nun neue Versionen dieser Bauteile entwickelt, die bisher nicht gekannte Möglichkeiten bieten. Diese neuen, so genannten Phononik-Komponenten können in Sensoren, Quantencomputern und Smartphones eingesetzt werden.

Vibrationen

Die neuen Phononik-Bauteile enthalten Komponenten, die extrem schnell vibrieren und sich einige Millionen Mal pro Sekunde hin und her bewegen können. Möglich wurde dies durch den Einsatz von nur 90 nm dicken Siliziumnitrid-Zylindern, die in Gittern angeordnet sind. Unterschiedliche Gittermuster führen zu unterschiedlichen Eigenschaften des Bauteils.

Einbahnstraße

Die Forscher haben gezeigt, dass diese Gitter als abstimmbare Filter für Signale unterschiedlicher Frequenzen dienen können. Doch nicht nur das, die Komponenten fungieren auch als „Einweg-Ventile“ für hochfrequente Wellen. Und diese Fähigkeit, Wellen nur in eine Richtung passieren zu lassen, reduziert Störungen und verbessert somit die nutzbare Signalstärke.

Neue Bauteile

Die Forschung bietet Perspektiven für den Entwurf neuartiger Bauteile wie Transistoren und HF-Isolatoren auf Basis von Phononen statt von Elektronen.

Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Nanotechnology and Nature veröffentlicht.
 
Quelle: Caltech
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