Per rendere possibile la comunicazione moderna, i dispositivi mobili di oggi utilizzano componenti che utilizzano onde acustiche (vibrazioni) per filtrare o ritardare i segnali. Però, le soluzioni attuali hanno funzionalità limitate che impediscono un'ulteriore miniaturizzazione dei dispositivi mobili e limitano la larghezza di banda di comunicazione disponibile.

Ora, un gruppo di ricerca guidato da Chiara Daraio, Professore di ingegneria meccanica Caltech, ha sviluppato nuove versioni di questi componenti con abilità che le precedenti incarnazioni non possedevano. I componenti, noti come dispositivi fononici, potrebbero trovare impiego in nuovi tipi di sensori, migliorate le tecnologie dei telefoni cellulari fisica applicata, e informatica quantistica.

I dispositivi fononici includono parti che vibrano estremamente velocemente, muovendosi avanti e indietro fino a decine di milioni di volte al secondo. Il team ha sviluppato questi dispositivi creando tamburi di nitruro di silicio con uno spessore di soli 90 nanometri. (Un capello umano è circa mille volte più spesso.) I tamburi sono disposti in griglie, con diversi modelli di griglia aventi proprietà diverse.

Daraio, insieme all'ex studioso postdottorato del Caltech Jinwoong Cha ha mostrato che gli array di questi tamburi possono agire come filtri sintonizzabili per segnali di frequenze diverse. Hanno anche dimostrato che i dispositivi possono agire come valvole unidirezionali per le onde ad alta frequenza. La capacità di trasmettere onde in una sola direzione aiuta a mantenere il segnale più forte riducendo le interferenze.

Queste scoperte aprono opportunità per progettare nuovi dispositivi, come transistor fononici e isolatori a radiofrequenza, basati su fononi anziché su elettroni, Cha e Daraio dicono.

I loro risultati appaiono in due articoli pubblicati sulla rivista Nanotecnologia della natura ("Sintonia elettrica della propagazione delle onde elastiche in reticoli nanomeccanici a frequenze MHz") e Natura ("Realizzazione sperimentale di metamateriali nanoelettromeccanici topologici su chip").