Onderzoekers van de Universiteit van Exeter hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om hoogfrequente geluidsgolven te beheersen, vaak gevonden in alledaagse apparaten zoals mobiele telefoons.

Het onderzoeksteam, onder leiding van professor Geoff Nash van de Universiteit van Exeter, hebben een nieuwe structuur gecreëerd die de geluidsgolven met extreme frequentie kan manipuleren - ook bekend als akoestische oppervlaktegolven of 'nanoquakes', omdat ze over het oppervlak van een vast materiaal lopen op dezelfde manier als aardbevingen op het land.

Hoewel akoestische oppervlaktegolven (SAW's) een belangrijk onderdeel vormen van een groot aantal technologieën, ze zijn uiterst moeilijk te controleren met enige mate van nauwkeurigheid gebleken. Nutsvoorzieningen, het team van de afdeling Natuurwetenschappen van de Universiteit van Exeter heeft een nieuw type structuur ontwikkeld, bekend als een 'fononisch kristal, ' die, wanneer ze in een apparaat worden gemodelleerd, kan worden gebruikt om de nanobevingen te sturen en te begeleiden,

Het onderzoek is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift, Natuurcommunicatie , op 2 augustus 2017.

Professor Nash, hoofdauteur van het onderzoek zei:"Akoestische oppervlaktegolven worden al gevonden in een groot aantal technologieën, inclusief radarsystemen en chemische detectie, maar worden steeds vaker ontwikkeld voor toepassingen zoals lab-on-a-chip.

"Lab-on-a-chip-benaderingen verkleinen conventionele chemie- en biologielaboratoria tot de grootte van enkele millimeters, en SAW's in deze systemen kunnen worden gebruikt om chemicaliën te transporteren en te mengen, of om biologische functies uit te voeren, zoals celsortering.

"Maar tot nu toe, het was buitengewoon moeilijk om een ​​structuur zoals de onze te maken die kan worden gebruikt om akoestische oppervlaktegolven gemakkelijk te richten. Ons nieuwe phononic-kristalontwerp is in staat om de nanobevingen te beheersen met slechts een handvol kristalelementen, waardoor het veel gemakkelijker te produceren is dan eerder is aangetoond.

"We zijn ervan overtuigd dat deze resultaten de weg zullen effenen voor de volgende generatie nieuwe SAW-apparaatconcepten, zoals lab-on-a-chip biosensoren, die afhankelijk zijn van de controle en manipulatie van SAW-nanobevingen. Nog opmerkelijker, er is ook voorgesteld dat deze structuren kunnen worden opgeschaald om bescherming te bieden tegen aardbevingen."

De innovatieve studie begon als een undergraduate-project met studenten Benjamin Ash en Sophie Worsfold, die twee van de vier auteurs van het onderzoeksartikel zijn. Ben studeert nu voor een doctoraat in Exeter bij professor Peter Vukusic, de uiteindelijke auteur van het artikel, en professor Nash binnen het Exeter EPSRC Centre for Doctoral Training in Metamaterials.

Sophie zei:"Werken met Geoff en zijn groep voor mijn bachelorproject was een van mijn favoriete onderdelen van mijn studie. Hoewel ik nu in opleiding ben tot actuaris, Ik gebruik veel van de vaardigheden die ik van dag tot dag heb geleerd in mijn rol, en de onafhankelijkheid en het vertrouwen dat ik heb gekregen, zijn van onschatbare waarde gebleken bij het nastreven van mijn carrière. Ik ben ongelooflijk opgewonden om deel uit te maken van dit baanbrekende onderzoek."

Professor Nash, die directeur natuurwetenschappen is bij Exeter, voegde toe:"Na relatief recent vanuit de industrie naar Exeter te zijn verhuisd, het was absoluut fantastisch om onze briljante studenten bij mijn onderzoek te kunnen betrekken. Ze brengen energie, enthousiasme en een ander perspectief, en een echte en uiterst waardevolle bijdrage leveren aan het onderzoek van mijn groep.