ابتكر مهندسون جهازاً جديداً يولد اهتزازات صغيرة تشبه الزلزال على سطح شريحة إلكترونية، ويأمل الباحثون أن يُستخدم هذا الابتكار في معالجة الإشارات داخل الهواتف، مما قد يمهد لتحسين كفاءة الطاقة وجعلها تعمل أسرع.
كيف تعمل الشريحة الجديدة؟
أوضح الباحث ألكسندر ويندت من جامعة أريزونا أن الجهاز ينتج اهتزازات ميكانيكية صغيرة وسريعة، تشبه تقريباً موجات الزلازل على سطح الأرض، لكنها بمقياس ميكروسكوبي يتم دمجه في شريحة الهاتف، بحسب موقع Life Science.
تُعرف الموجات السطحية باسم (SAWs) ويتم ملاحظاتها في الطبيعة عند تحرك الصفائح التكتونية المسببة للزلازل.
أما في الهواتف الذكية، فهي تُستخدم كمرشحات لتنقية الإشارات اللاسلكية، حيث تحول الموجات القادمة من أبراج الاتصالات إلى اهتزازات ميكانيكية دقيقة، مما يسهل على الشريحة إزالة الضوضاء غير المرغوبة وبالتالي خفض استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة عمل الهاتف.
ثورة في تصميم الشرائح
الفرق الأساسي في هذه التقنية الجديدة هو دمج كل وظائف الموجات السطحية في شريحة واحدة صلبة بالكامل، دون الحاجة إلى مصدر تردد راديو خارجي أو شرائح منفصلة، كما هو الحال في الأجهزة التقليدية.
وقد تمكن الباحثون من توليد موجات سطحية بتردد نحو 1 جيجاهرتز، مع إمكانية تطويرها لتصل إلى عشرات أو مئات الجيجاهرتز، متجاوزة بكثير حدود الأجهزة التقليدية التي تصل عادة إلى نحو 4 جيجاهرتز فقط.
تصميم مبتكر بطبقات دقيقة
تم بناء الجهاز عن طريق تكديس طبقات فائقة الرقة من مواد مختلفة، تشمل قاعدة من السيليكون، وطبقة من كريستال نيوبات الليثيوم لتحويل الإشارات الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية، وطبقة نهائية من إنديوم غاليوم أرسنيد لتسريع الإلكترونات وزيادة طاقة الموجات.
تعمل هذه الطبقات معا على تضخيم الاهتزازات داخل الهيكل بشكل مشابه لعمل الليزر الضوئي.
تطبيقات مستقبلية واعدة
يهدف الباحثون إلى تبسيط معالجة الإشارات اللاسلكية في الهواتف الذكية، بحيث يتمكن جهاز واحد من تحويل موجات الراديو إلى اهتزازات سطحية والعكس.
ويسمح ذلك بأجهزة أصغر، أكثر كفاءة في الطاقة، وربما أسرع في الأداء.