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! گزارشی از Nature نقش حلقه آکوستیکی فوق‌العاده نازک در ساخت میکروفون‌ها و حسگرهای نسل آینده را بازگو می‌کند.
لرزش‌های صوتی از یک غشای عجیب
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 و سپس کم‌کم خاموش می‌شوند. اما محققان اخیراً غشایی شگفت‌انگیز ساختند؛ شبیه درام اما بسیار نازک (تقریباً ۱۰ میلی‌متر) و پوشیده از حفره‌های مثلثی کوچک. آن‌ها نشان داده‌اند که لرزش‌ها (فونون‌ها) می‌توانند بدون اتلاف انرژی از میان آن عبور کنند؛ حتی بهتر از سیگنال‌های الکترونیکی پیشرفته (turn۰search۰).
بیشتر بخوانید :
- با پیشرفته‌ترین کامپیوتر کوانتومی دنیا آشنا شوید
- این میکروفون‌ها صدای دریافتی را بدون هیچ‌گونه اتلافی منتقل می‌کند
آینده‌ای جدید در انتقال صوت
این مطالعه که در نشریه Nature منتشر شده، نوید آینده‌ای جدید در انتقال صوت، حسگرها، و حتی رایانه‌های کوانتومی با کارایی بالا را می‌دهد.
ساختار: غشا بسیار نازک (تنها ۱۰ میلی‌متر) با حفره‌های مثلثی ریز، پیکربندی شده تا امپدانس صوتی را کنترل کند (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
از کاربردهای نوآورانه در غشای عجیب رایانه‌های کوانتومی می‌توان به این موارد اشاره کرد: انتقال سیگنال‌های آکوستیکی میان کیوبیت‌ها با تلفات کمتر، افزایش دقت و پایداری
حسگرهای صوتی فوق حساس: امکان ساخت میکروفون‌ها و سنسورهایی بادقت افزایش‌یافته و نویز کمتر
ارتباط صوتی نسل جدید: خطوط بسیار دقیق و با تأخیر پایین برای پهنای باندهای بالا
مطالعات مشابه، مانند میکروفون‌های گرافنی فوق حساس، نیز قدرت مسیرهای آکوستیکی را نشان داده‌اند—به‌ویژه وقتی پای MEMS در میان باشد (turn۰academia۱۲).
اهمیت این کشف
این کشف اهمیت زیادی دارد از جمله کاهش اتلاف انرژی یعنی باعث عبور صوت بدون ازدست‌رفتن قابل‌توجه سیگنال می‌شود.
باعث افزایش دقت و پایداری مخصوصاً در کاربردهای حساس مالی، نظامی، پزشکی خواهد شد.
همچنین گسترش فناوری‌های کوانتومی و MEMS: پشتیبانی از تکنولوژی‌های پرسرعت آینده را به دنبال دارد.
کشف «غشای درام فوق نازک» نشان می‌دهد انتقال صوت بدون اتلاف انرژی تا چه اندازه ممکن است. این پیشرفت می‌تواند به ساخت میکروفون‌های نسل جدید، حسگرهای دقیق و رایانه‌های کوانتومی با عملکرد بهتر منجر شود.
آیا دنیای فناوری آماده است تا از غشای صوتی نانو گرافنی شده استفاده کند؟ احتمالاً وقتی دانشگاه‌ها و استارتاپ‌ها وارد فاز تجاری شوند، پاسخ آن را خواهیم دید.