Nouveaux matériaux pour appareils sans fil puissants
Les progrès dans la technologie sans fil pourraient bientôt permettre aux écouteurs sans fil de fonctionner aussi efficacement que les smartphones, mais de manière plus petite et plus efficace. Cette innovation découle d’une nouvelle classe de matériaux synthétiques annonçant une révolution dans les dispositifs sans fil. Surnommé la phononique, similaire à la photonique, ce domaine exploite les vibrations mécaniques, appelées phonons, semblables à la lumière en photonique.
Progrès de la recherche en phononique
Publiée dans Nature Materials, une étude menée par des chercheurs de l’Université de l’Arizona et des laboratoires nationaux de Sandia révèle des progrès significatifs en phononique. “En combinant des matériaux semi-conducteurs spécialisés et des matériaux piézoélectriques, les chercheurs ont réussi à obtenir des interactions non linéaires importantes entre les phonons.” Cette percée pourrait ouvrir la voie à des dispositifs sans fil plus petits et plus puissants, potentiellement en éliminant le besoin de nombreux filtres présents dans les smartphones actuels.
Matt Eichenfield, auteur principal de l’étude, souligne l’importance de ces avancées, mettant en évidence les “inefficacités inhérentes aux dispositifs actuels en raison du besoin de multiples conversions entre les ondes radio et les ondes sonores”. De plus, l’étude explore le concept de phononique non linéaire, où les phonons interagissent les uns avec les autres dans des matériaux synthétiques, contrairement aux matériaux conventionnels.
Les chercheurs démontrent un contrôle remarquable sur les phonons, semblable à la manipulation des photons dans les lasers, illustrant le potentiel de fonctionnalités sans précédent auparavant uniquement réalisables avec des électroniques à base de transistors.
Technologies des ondes acoustiques pour les processeurs de signaux radiofréquences
L’équipe a fait d’importants progrès dans le développement de tous les composants nécessaires pour les processeurs de signaux radiofréquences en utilisant des technologies d’ondes acoustiques sur une seule puce, un exploit démontré dans leur dernière publication. Auparavant, ils avaient réussi à créer des composants acoustiques tels que des amplificateurs et des commutateurs. Avec l’ajout de mélangeurs acoustiques, la dernière pièce du puzzle est maintenant en place.
“Cet exploit marque un moment décisif, permettant la création de processeurs d’extrémité avant de radiofréquence entiers dans une seule puce, réduisant potentiellement la taille des appareils tels que les téléphones cellulaires jusqu’à un facteur de 100”, selon Eichenfield. Leur percée a impliqué la combinaison de matériaux spécialisés en dispositifs de taille microélectronique pour transmettre des ondes acoustiques.
En intégrant une tranche de silicium avec une fine couche de niobate de lithium et une couche ultra-mince d’un semi-conducteur contenant de l’arséniure de gallium et d’indium, ils ont accédé à un nouveau domaine de non-linéarité phononique, ouvrant la voie à une technologie d’onde radio de haute performance à une échelle plus petite que jamais.
La configuration permet aux ondes acoustiques de se comporter de manière non linéaire lorsqu’elles traversent les matériaux, facilitant les changements de fréquence et le codage de l’information. Alors que les effets non linéaires sont depuis longtemps utilisés en photonique, les exploiter en phononique a été limité par des contraintes technologiques et matérielles.
Le semi-conducteur à base d’arséniure de gallium et d’indium introduit par l’équipe “facilite le mélange contrôlé des ondes acoustiques, ouvrant la voie à des applications diverses”. Cette non-linéarité améliorée dépasse largement les capacités précédentes, offrant des possibilités révolutionnaires. En surmontant les limitations de taille du matériel de traitement radiofréquence actuel, cette technologie promet des appareils électroniques plus avancés avec une couverture de signal améliorée et une durée de vie de la batterie prolongée, inaugurant une nouvelle ère de dispositifs de communication compacts et efficaces.
“Lire l’article original sur : Phys Org
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