Een baanbrekende nieuwe techniek die het wonderlijke materiaal grafeen aanmoedigt om te "praten" kan een revolutie teweegbrengen in de wereldwijde audio- en telecommunicatie-industrie.

Onderzoekers van de Universiteit van Exeter hebben een baanbrekende methode bedacht om grafeen te gebruiken om complexe en controleerbare geluidssignalen te genereren. In essentie, het combineert spreker, versterker en grafische equalizer in een chip ter grootte van een miniatuur.

Traditionele luidsprekers trillen mechanisch om geluid te produceren, met een bewegende spoel of membraan die de lucht eromheen heen en weer duwt. Het is een omvangrijke technologie die in meer dan een eeuw nauwelijks is veranderd.

Deze innovatieve nieuwe techniek omvat geen bewegende delen. Een laag van het atomair dunne materiaal grafeen wordt snel verwarmd en afgekoeld door een elektrische wisselstroom, en overdracht van deze thermische variatie naar de lucht zorgt ervoor dat deze uitzet en krimpt, waardoor geluidsgolven worden gegenereerd.

Hoewel de omzetting van warmte in geluid niet nieuw is, het Exeter-team zijn de eersten die laten zien dat dit eenvoudige proces het mogelijk maakt om geluidsfrequenties met elkaar te vermengen, versterkt en geëgaliseerd - allemaal binnen hetzelfde apparaat van millimeterformaat. Omdat grafeen bijna volledig transparant is, het vermogen om complexe geluiden te produceren zonder fysieke beweging zou een nieuwe gouden generatie audiovisuele technologieën kunnen openen, inclusief schermen van mobiele telefoons die zowel beeld als geluid doorsturen.

Het onderzoek is gepubliceerd in toonaangevend tijdschrift, Wetenschappelijke rapporten .

Dokter David Horsell, een hoofddocent in de Quantum Systems and Nanomaterials Group in Exeter en hoofdauteur van het artikel legde uit:"Thermo-akoestiek (omzetting van warmte in geluid) is over het hoofd gezien omdat het als zo'n inefficiënt proces wordt beschouwd dat het geen praktische toepassingen heeft. We hebben gekeken in plaats daarvan naar de manier waarop het geluid daadwerkelijk wordt geproduceerd en ontdekten we dat door de elektrische stroom door het grafeen te regelen we niet alleen geluid konden produceren, maar ook het volume ervan konden veranderen en specificeren hoe elke frequentiecomponent wordt versterkt. -wereldtoepassingen die we niet hadden voorzien."

De nieuwe toepassingen die het team in gedachten heeft, zijn onder meer echografie, voor gebruik in ziekenhuizen en andere medische instellingen in de toekomst.

De bekende hoge sterkte en flexibiliteit van grafeen zou innig contact met het oppervlak mogelijk maken, wat leidt tot veel betere beeldvorming. Bovendien, het feit dat de akoestische apparaten die het Exeter-team heeft bedacht eenvoudig en goedkoop zijn, maakt concepten als intelligente verbanden die patiënten rechtstreeks bewaken en behandelen een reële mogelijkheid.

Dr. Horsell voegde toe:"Het mixen van frequenties is de sleutel tot nieuwe toepassingen. Het geluidsgenererende mechanisme stelt ons in staat om twee of meer verschillende geluidsbronnen te nemen en deze met elkaar te vermenigvuldigen. Dit leidt tot de efficiënte generatie van ultrageluid (en infrageluid). het meest opwindende is dat het deze vermenigvuldigingstruc op een opmerkelijk eenvoudige en beheersbare manier doet. Dit zou een reële impact kunnen hebben in de telecommunicatie-industrie, die signalen op deze manier moet combineren, maar momenteel vrij complexe en, daarom, dure methoden om dat te doen."