【环球速看料】结合两项诺贝尔奖技术打造的一种全新的微芯片

来源：cnBeta 　2023-05-09 09:50:02

代尔夫特理工大学的物理学家通过首次结合两种诺贝尔奖获得者的方法，在微芯片上开发了一种新技术。该微芯片能够准确测量材料中的距离，这可能在水下测量和医学成像等领域有所应用。

(相关资料图)

这项新技术利用了声音振动而不是光，可用于在不透明的材料中获得高精度的位置测量。这一突破可能会导致开发出监测地球气候和人类健康的新方法。这些发现已经发表在《自然通讯》杂志上。

简单和低功耗的技术

该微芯片主要由一个薄的陶瓷片组成，其形状像一个蹦床。这个蹦床上有孔，以加强其与激光的互动，其厚度比头发的厚度小1000倍左右。作为Richard Norte实验室的前博士生，Matthijs de Jong研究了这些小蹦床，想知道如果将一束简单的激光对准它们会发生什么。蹦床的表面开始剧烈振动。通过测量来自振动表面的反射激光，研究小组注意到一种他们以前没有见过的梳子形状的振动模式。他们意识到，蹦床的梳子状特征可作为精确测量距离的标尺。

这项新技术可用于使用声波测量材料的位置。它的特别之处在于，它不需要任何精密的硬件，因此很容易生产。"它只需要插入激光而不需要其他东西。不需要复杂的反馈回路，也不需要调整某些参数来使我们的技术正常运行。这使得它成为一种非常简单和低功率的技术，更容易在微芯片上实现微型化"，Norte说。"鉴于这些微芯片传感器的小尺寸，我们真的可以把它们放在任何地方"。

独特的组合

这项新技术是基于两项不相关的诺贝尔奖获奖技术，即光学诱捕和频率梳。Norte表示："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。我们独特地将它们结合起来，创造了一种基于声波的易于使用的微芯片技术。这种易用性可能对我们如何测量我们周围的世界产生重大影响"。

泛音

当研究人员将一束激光对准小小的蹦床时，他们意识到激光对它施加的力在蹦床膜中产生了泛音振动。"这些力被称为光学陷阱，因为它们可以用光把粒子困在一个地方。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甚至最小的粒子，"Norte解释说。"你可以把蹦床中的泛音比作小提琴的特定音符。小提琴产生的音符或频率取决于你将手指放在弦上的位置。如果你只非常轻地接触琴弦，并用琴弓演奏，就可以创造出泛音：一系列频率较高的音符。在我们的案例中，激光既是软触摸，又是弓，在蹦床膜上诱发泛音振动。"

衔接两个突破性领域

"光学频率梳被用于世界各地的实验室，用于非常精确的时间测量，以及测量距离，"Norte说。"它们对一般的测量非常重要，其发明在2005年被授予诺贝尔奖。我们做了一个声学版本的频率梳，由膜中的声音振动而不是光制成。例如，声学频率梳可以在不透明的材料中进行位置测量，振动可以比光波更好地传播。例如，这项技术可用于监测地球气候的水下精密测量，用于医学成像，以及用于量子技术的应用"。

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