Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Geoff Nash từ Đại học Exeter, đã tạo ra một cấu trúc mới có thể điều khiển sóng âm tần số cực cao - còn được gọi là sóng âm bề mặt hoặc 'động đất nano', khi chúng chạy trên bề mặt của vật liệu rắn theo cách tương tự như rung động đất trên đất liền.
Mặc dù sóng âm bề mặt (SAW) tạo thành một thành phần quan trọng của một loạt các công nghệ, nhưng chúng đã tỏ ra cực kỳ khó kiểm soát với bất kỳ mức độ chính xác nào. Bây giờ, nhóm nghiên cứu từ khoa Khoa học Tự nhiên tại Đại học Exeter đã phát triển một loại cấu trúc mới, được gọi là 'tinh thể âm thanh', khi được tạo thành một thiết bị, có thể được sử dụng để điều khiển và hướng dẫn các trận động đất nano.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học hàng đầu, Nature Communications, vào ngày 2 tháng 8 năm 2017.
Giáo sư Nash, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Các thiết bị sóng âm bề mặt đã được tìm thấy trong vô số công nghệ, bao gồm hệ thống radar và cảm biến hóa học, nhưng đang ngày càng được phát triển cho các ứng dụng như phòng thí nghiệm trên chip.
"Các phương pháp phòng thí nghiệm trên chip thu nhỏ các phòng thí nghiệm hóa học và sinh học thông thường xuống kích thước vài mm, và SAW trong các hệ thống này có thể được sử dụng để vận chuyển và trộn hóa chất, hoặc để thực hiện các chức năng sinh học như phân loại tế bào.
"Tuy nhiên, cho đến nay, rất khó để tạo ra một cấu trúc như của chúng tôi có thể được sử dụng để dễ dàng dẫn sóng âm trên bề mặt. Thiết kế tinh thể âm thanh mới của chúng tôi có thể kiểm soát các trận động đất nano chỉ với một số ít các nguyên tố tinh thể, giúp sản xuất dễ dàng hơn nhiều so với những gì đã được chứng minh trước đây.
"Chúng tôi tin tưởng rằng những kết quả này sẽ mở đường cho thế hệ tiếp theo của các khái niệm thiết bị SAW mới, chẳng hạn như cảm biến sinh học trong phòng thí nghiệm trên chip, dựa vào việc kiểm soát và thao tác các trận động đất nano SAW. Thậm chí đáng chú ý hơn, người ta cũng đã đề xuất rằng các cấu trúc này có thể được mở rộng để bảo vệ khỏi các trận động đất."
Nghiên cứu sáng tạo bắt đầu như một dự án đại học với các sinh viên Benjamin Ash và Sophie Worsfold, hai trong số bốn tác giả của bài báo nghiên cứu. Ben hiện đang theo học tiến sĩ tại Exeter với Giáo sư Peter Vukusic, tác giả cuối cùng của bài báo và Giáo sư Nash trong Trung tâm Đào tạo Tiến sĩ về Siêu vật liệu Exeter EPSRC.
Sophie nói: "Làm việc với Geoff và nhóm của anh ấy cho dự án đại học của tôi là một trong những phần yêu thích của tôi trong chương trình học của mình. Mặc dù bây giờ tôi đang được đào tạo để trở thành một chuyên gia tính toán, nhưng tôi sử dụng nhiều kỹ năng tôi học được hàng ngày trong vai trò của mình, và sự độc lập và tự tin mà tôi có được đã chứng minh là vô giá trong việc theo đuổi sự nghiệp của mình. Tôi vô cùng vui mừng được trở thành một phần của nghiên cứu đột phá này."
Giáo sư Nash, Giám đốc Khoa học Tự nhiên tại Exeter nói thêm: "Chuyển đến Exeter từ ngành công nghiệp tương đối gần đây, thật tuyệt vời khi có thể thu hút các sinh viên đại học xuất sắc của chúng tôi tham gia nghiên cứu của tôi. Họ mang lại năng lượng, sự nhiệt tình và một góc nhìn khác, đồng thời đóng góp thực sự và cực kỳ có giá trị cho nghiên cứu của nhóm tôi.
Khoa học Tự nhiên tại Exeter là một chương trình hàng đầu sáng tạo được thiết kế để khám phá các khái niệm khoa học cần thiết để giải thích thế giới tự nhiên, từ quy mô nano đến các hệ thống phức tạp của khí hậu Trái đất và hệ mặt trời của chúng ta.
