Nhóm nghiên cứu, do Giáo sư Geoff Nash từ Đại học Exeter dẫn đầu, đã tạo ra một cấu trúc mới có thể điều khiển các sóng âm tần cực – còn gọi là sóng âm bề mặt hay 'nanoquakes', khi chúng chạy trên bề mặt vật liệu rắn tương tự như rung chấn động đất trên đất liền.
Mặc dù sóng âm bề mặt (SAWs) là thành phần then chốt của nhiều công nghệ, nhưng chúng đã chứng tỏ rất khó kiểm soát với độ chính xác ở bất kỳ mức độ nào. Hiện nay, nhóm từ khoa Khoa học Tự nhiên tại Đại học Exeter đã phát triển một loại cấu trúc mới, gọi là 'tinh thể phononic', khi được tạo thành một thiết bị, có thể được sử dụng để điều hướng và dẫn dắt 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 có mặt trong vô số công nghệ, bao gồm hệ thống T/R và cảm biến hóa học, nhưng ngày càng được phát triển cho các ứng dụng như lab-on-a-chip.
"Phương pháp lab-on-a-chip thu nhỏ các phòng thí nghiệm hóa học và sinh học truyền thống chỉ còn vài milimét, và SAW trong các hệ thống này có thể được sử dụng để vận chuyển và trộn hóa chất, hoặc thực hiện các chức năng sinh học như phân loại tế bào.
"Tuy nhiên, cho đến nay, việc chế tạo một cấu trúc như của chúng tôi có thể dễ dàng điều hướng sóng âm bề mặt là vô cùng khó khăn. Thiết kế tinh thể phononic mới của chúng tôi có thể kiểm soát các cơn động đất nano chỉ với một vài nguyên tố tinh thể, giúp việc sản xuất trở nên 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, như cảm biến sinh học trên chip phòng thí nghiệm, dựa vào việc kiểm soát và thao tác các động đất nano SAW. Thậm chí còn đáng chú ý hơn, cũng có đề xuất rằng các công trình này có thể được mở rộng để bảo vệ khỏi động đất."
Nghiên cứu đổi mới này bắt đầu như một dự án đại học với các sinh viên Benjamin Ash và Sophie Worsfold, hai trong bốn tác giả của bài nghiên cứu. Hiện Ben đang 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 Vật liệu Siêu hình EPSRC tại Exeter.
Sophie nói: "Làm việc với Geoff và nhóm của anh ấy trong dự án đại học của tôi là một trong những phần tôi yêu thích nhất trong quá trình học. Mặc dù hiện tại tôi đang được đào tạo để trở thành chuyên viên định phí, tôi vẫn sử dụng nhiều kỹ năng học được hàng ngày trong công việc của mình, và sự độc lập, tự tin mà tôi có được đã chứng minh là vô giá trong việc theo đuổi sự nghiệp của mình. Tôi vô cùng hào hứng khi được là một phần của nghiên cứu đột phá này."
Giáo sư Nash, Giám đốc Khoa học Tự nhiên tại Exeter, bổ sung: "Sau khi chuyển đến Exeter từ ngành công nghiệp gần đây, thật tuyệt vời khi có thể mời các sinh viên xuất sắc của chúng tôi tham gia vào nghiên cứu của mình. Họ mang lại năng lượng, nhiệt huyết và góc nhìn khác, đồng thời đóng góp thực sự và vô cùng giá trị cho nghiên cứu của nhóm tôi.
Chương trình Khoa học Tự nhiên tại Exeter là một chương trình 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.
