Om moderne communicatie mogelijk te maken, de huidige mobiele apparaten maken gebruik van componenten die akoestische golven (trillingen) gebruiken om signalen te filteren of te vertragen. Echter, huidige oplossingen hebben beperkte functionaliteiten die verdere miniaturisering van de mobiele apparaten voorkomen en de beschikbare communicatiebandbreedte beperken.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam onder leiding van Chiara Daraio, Caltech hoogleraar werktuigbouwkunde, heeft nieuwe versies van deze componenten ontwikkeld met mogelijkheden die eerdere incarnaties niet bezaten. De onderdelen, bekend als phononic-apparaten, zou kunnen worden gebruikt in nieuwe soorten sensoren, verbeterde mobiele telefoontechnologieën toegepaste fysica, en kwantumcomputers.

De phononic-apparaten bevatten onderdelen die extreem snel trillen, heen en weer bewegen tot tientallen miljoenen keren per seconde. Het team ontwikkelde deze apparaten door siliciumnitride-drums te maken die slechts 90 nanometer dik zijn. (Een mensenhaar is ongeveer duizend keer dikker.) De trommels zijn gerangschikt in roosters, met verschillende rasterpatronen met verschillende eigenschappen.

Daraio, samen met voormalig Caltech postdoctoraal geleerde Jinwoong Cha toonde aan dat arrays van deze drums kunnen fungeren als afstembare filters voor signalen van verschillende frequenties. Ze toonden ook aan dat de apparaten kunnen werken als eenrichtingskleppen voor hoogfrequente golven. De mogelijkheid om golven in slechts één richting uit te zenden, helpt het signaal sterker te houden door interferentie te verminderen.

Deze bevindingen openen mogelijkheden om nieuwe apparaten te ontwerpen, zoals fononische transistors en radiofrequentie-isolatoren, op basis van fononen in plaats van elektronen, zeggen Cha en Daraio.

Hun bevindingen verschijnen in twee artikelen die in het tijdschrift zijn gepubliceerd Natuur Nanotechnologie ("Elektrische afstemming van elastische golfvoortplanting in nanomechanische roosters bij MHz-frequenties") en Natuur ("Experimentele realisatie van topologische nano-elektromechanische metamaterialen op de chip").