超薄震膜突破:近乎零損耗的聲波傳輸技術將改寫科技未來
科技
07-13
當鼓手敲擊鼓面時,震動產生的聲波構成了我們熟悉的音樂。但傳統鼓面的震動會迅速消散,音訊也隨之消失。如今科學家研發出一種革命性的超薄震膜,厚度僅約10毫米,表面佈滿微型三角形孔洞,這項突破性設計讓聲波傳輸效率達到前所未有的境界。
來自哥本哈根尼爾斯·玻爾研究所的研究團隊,與康斯坦茨大學及蘇黎世聯邦理工學院的專家合作,發現這種微型震膜能讓震動以近乎零能量損耗的方式傳遞。這項刊登於《自然》期刊的研究成果顯示,其聲波傳輸品質甚至超越最先進的電子電路,為量子科技領域開創嶄新可能性。
這項研究聚焦於「聲子」——在固體材料中傳遞的微小震動。當原子震動時會帶動相鄰原子,形成承載資訊的波動。傳統傳輸過程中,熱能或結構缺陷常導致訊號衰減,但這種新型震膜幾乎完全克服了這個難題。
研究資料令人驚艷:即使在震膜孔洞周圍彎折轉向的情況下,每百萬個聲子僅損失約一個。相較之下,電子電路的訊號衰減速度要快上十萬倍。如此精準的傳輸效能,使這項技術在量子電腦與高精密感測器等領域具有巨大應用潛力。
該研究團隊成員項曦助理教授與阿爾伯特·施利瑟教授強調,雖然具體應用尚待開發,但可能性極為豐富。當前全球競相研發的量子電腦,其核心正是依賴元件間的超精準訊號傳輸;而在生物微震動偵測等量子感測領域,這項技術同樣至關重要。
「我們現在最感興趣的是探索更多可能性。」施利瑟教授表示,「接下來將嘗試構建更複雜的結構,觀察聲子如何在其中移動,甚至設計讓聲子像交叉路口的車輛般相互碰撞的系統。這將幫助我們理解技術極限與潛在新應用。」正如他們所言:基礎研究的價值就在於創造新知識。
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