Иногда плотно упакованные частицы гранулированного материала — такого, как песок — могут вести себя подобно атомам, упорядоченным в кристаллическую решетку. Исследователи из MIT извлекли максимум из этого сходства, создав двумерные массивы микрогранул, способные изменять параметры акустических волн. Так с помощью некоторых кристаллов можно контролировать свойства света или других волн.
Буксующие волны: Электроника на песке
Одиночный слой микросфер, закрепленных на подложке.

Новая разработка может быть использована для управления частотами в сотовых телефонах и других устройствах. По размерам массивы микрогранул будут значительно меньше существующих элементов, которые выполняют эту функцию. Подобные же системы, но масштабом покрупнее, могут свести на нет разрушительную силу взрывной волны как на поле боя, так и в опасных ситуациях, возникающих в мирное время.

Несмотря на то что в последнее время исследования в области свойств сыпучих материалов весьма многочисленны, они в основном посвящены субстанциям с крупностью частиц, как у песка — порядка миллиметра в поперечнике. Авторы новой работы обратили внимание на материалы с гораздо более мелкими (около микрометра) частицами, ожидая, что их свойства будут качественно иными. В своих экспериментах они использовали одинарный слой микросфер, чтобы направлять и замедлять поверхностные акустические волны (ПАВ). Ученые полагались на опыт своих предыдущих исследований, посвященных управлению световыми волнами при помощи фотонных кристаллов.

ПАВ широко используются в различных электронных устройствах. Для синхронизации их частот в пределах устройства или одной схемы необходимы довольно громоздкие дополнительные элементы, размер которых, по оценкам исследователей, можно было бы сократить раз в шесть, построив эти компоненты по новому принципу. Плоский массив микрогранул можно наносить прямо на чип, рядом с элементами, частоты которых он будет синхронизировать.

Ту же систему, но в больших масштабах, можно будет использовать в качестве физической защиты: когда акустическая волна (в том числе ударная, возникающая при взрыве) приходит к массиву материала под прямым углом, её энергия может быть преобразована в энергию ПАВ, разбегающихся в стороны. Многослойная конструкция вполне может сыграть роль надежного щита, при этом она будет довольно легкой. Но в этой области необходимы дополнительные исследования.

По сообщению MIT News