Des physiciens de l’Université de technologie de Delft ont construit une nouvelle technologie sur une micropuce en combinant pour la première fois deux strategies lauréates du prix Nobel. Cette micropuce pourrait mesurer des distances dans des matériaux avec une grande précision, par exemple sous l’eau ou pour l’imagerie médicale. Parce que la technologie utilise des vibrations sonores au lieu de la lumière, elle est utile pour des mesures de situation de haute précision dans des matériaux opaques. L’instrument pourrait conduire à de nouvelles methods pour surveiller le climat de la Terre et la santé humaine. Le travail est maintenant publié dans Character Communications.
Technologie very simple et basse consommation
La micropuce se compose principalement d’une fine feuille de céramique qui a la forme d’un trampoline. Ce trampoline est orné de trous pour améliorer son conversation avec les lasers et a une épaisseur environ 1000 fois furthermore petite que l’épaisseur d’un cheveu. En tant qu’ancien candidat au doctorat dans le laboratoire de Richard Norte, Matthijs de Jong a étudié les petits trampolines pour comprendre ce qui se passerait s’ils pointaient un easy faisceau laser vers eux. La floor du trampoline a commencé à vibrer intensément. En mesurant la lumière laser réfléchie par la floor vibrante, l’équipe a remarqué un motif de vibrations en forme de peigne qu’elle n’avait jamais vu auparavant. Ils ont réalisé que la signature en forme de peigne du trampoline fonctionnait comme une règle pour des mesures précises de distance.
Cette nouvelle technologie pourrait être utilisée pour mesurer des positions dans des matériaux à l’aide d’ondes sonores. Ce qui le rend spécial, c’est qu’il ne nécessite aucun matériel de précision et qu’il est donc facile à produire. “Il suffit d’insérer un laser, et rien d’autre. Il n’y a pas besoin de boucles de rétroaction complexes ou de réglage de certains paramètres pour que notre technologie fonctionne correctement. Cela en fait une technologie très easy et à faible consommation d’énergie, beaucoup additionally facile à miniaturiser. sur une puce », dit Norte. “Une fois que cela se produit, nous pourrions vraiment mettre ces capteurs à puce n’importe où, étant donné leur petite taille.”
Combinaison exclusive
La nouvelle technologie est basée sur deux techniques indépendantes lauréates du prix Nobel, appelées piégeage optique et peignes de fréquence. Norte : “Ce qui est intéressant, c’est que ces deux principles sont généralement liés à la lumière, mais ces champs ne se chevauchent pas vraiment. Nous les avons combinés de manière exceptional pour créer une technologie de micropuce facile à utiliser basée sur les ondes sonores. Cette facilité d’utilisation pourrait avoir des implications importantes sur la façon dont nous mesurons le monde qui nous entoure.”
Harmoniques
Lorsque les chercheurs ont pointé un faisceau laser sur le minuscule trampoline, ils ont réalisé que les forces exercées par le laser sur celui-ci créaient des vibrations harmoniques dans les membranes du trampoline. « Ces forces s’appellent un piège optique, car elles peuvent piéger des particules en un seul endroit à l’aide de la lumière. Cette strategy a remporté le prix Nobel en 2018 et elle nous permet de manipuler même les as well as petites particules avec une extrême précision », explique Norte. “Vous pouvez comparer les harmoniques du trampoline à des notes particulières d’un violon. La be aware ou la fréquence produite par le violon dépend de l’endroit où vous placez votre doigt sur la corde. Si vous ne touchez que très légèrement la corde et que vous la jouez avec un archet, vous pouvez créer des harmoniques une série de notes à des fréquences plus élevées. Dans notre cas, le laser agit à la fois comme le toucher doux et l’archet pour induire des vibrations harmoniques dans la membrane du trampoline. »
Faire le pont entre deux domaines révolutionnaires
“Les peignes de fréquence optique sont utilisés dans les laboratoires du monde entier pour des mesures très précises du temps et pour mesurer des distances”, explique Norte. “Ils sont si importants pour les mesures en général que leur invention a reçu un prix Nobel en 2005. Nous avons réalisé une variation acoustique d’un peigne de fréquence, constitué de vibrations sonores dans la membrane au lieu de lumière. Les peignes de fréquence acoustiques pourraient par exemple faire des mesures de posture dans des matériaux opaques, à travers lesquels les vibrations peuvent mieux se propager que les ondes lumineuses. Cette technologie pourrait par exemple être utilisée pour des mesures de précision sous l’eau pour surveiller le climat de la Terre, pour l’imagerie médicale et pour des apps dans les systems quantiques.