Des chercheurs créent le plus petit amplificateur acoustique du monde

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Un amplificateur acoustique mis au point par des chercheurs du Sandia National Laboratories mesure 0,5 mm.2 (0,0008 pouce carré), et est plus de 10 fois plus efficace que les versions précédentes.

La puce acousto-électrique comprend un amplificateur de radiofréquences, un circulateur et un filtre ; l'image MEB montre les détails de l'amplificateur. Crédit image : Bret Latter / Matt Eichenfield.

La puce acousto-électrique comprend un amplificateur de radiofréquence, un circulateur et un filtre ; l’image MEB montre les détails de l’amplificateur. Crédit image : Bret Latter / Matt Eichenfield.

Les téléphones portables modernes sont équipés de radios permettant d’envoyer et de recevoir des appels téléphoniques, des messages texte et des données à haut débit. Plus il y a de radios dans un appareil, plus il peut en faire.

Bien que la plupart des composants radio, y compris les amplificateurs, soient électroniques, il est possible de les réduire et de les améliorer en les transformant en dispositifs acoustiques. Cela signifie qu’ils utiliseraient des ondes sonores au lieu d’électrons pour traiter les signaux radio.

“Les dispositifs à ondes acoustiques sont intrinsèquement compacts parce que les longueurs d’onde du son à ces fréquences sont si petites – plus petites que le diamètre d’un cheveu humain”, a déclaré le Dr Lisa Hackett, chercheur aux Sandia National Laboratories.

“Mais jusqu’à présent, l’utilisation des ondes sonores était impossible pour un grand nombre de ces composants”.

Les chercheurs ont fabriqué leur amplificateur de 276 MHz avec des matériaux semi-conducteurs d’une épaisseur de 83 couches d’atomes, soit 1 000 fois plus fins qu’un cheveu humain.

La fusion d’une couche semi-conductrice ultra-mince sur un dispositif acoustique dissemblable a nécessité un processus complexe consistant à faire croître des cristaux sur d’autres cristaux, à les coller à d’autres cristaux encore, puis à éliminer chimiquement 99,99 % des matériaux pour produire une surface de contact parfaitement lisse.

L’amplificateur de l’équipe est plus de 10 fois plus efficace que les versions précédentes. Il peut augmenter la force du signal par un facteur de 100 en 0,2 mm (0,008 pouces) avec seulement 36 volts d’électricité et 20 milliwatts de puissance.

Les scientifiques ont également créé le premier circulateur acoustique, un autre composant radio crucial qui sépare les signaux émis et reçus.

“Ensemble, ces petites pièces représentent une voie essentiellement inexplorée pour rendre toutes les technologies qui envoient et reçoivent des informations par ondes radio plus petites et plus sophistiquées”, a déclaré le Dr Matt Eichenfield, également des Sandia National Laboratories.

“Nous sommes les premiers à montrer qu’il est pratique de réaliser les fonctions qui sont normalement réalisées dans le domaine électronique dans le domaine acoustique.”

Les amplificateurs, les circulateurs et les filtres sont normalement produits séparément parce que ce sont des technologies dissemblables, mais l’équipe les a tous produits sur la même puce acousto-électrique.

Les travaux de l’équipe ont été publiés dans la revue Nature Communications.

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