新型微芯片将两项诺贝尔奖获奖技术联系起来

代尔夫特理工大学的物理学家首次将两项诺贝尔奖获得者技术结合起来，在微芯片上构建了一项新技术。这种微芯片可以高精度地测量材料中的距离，例如水下或医学成像。

由于该技术使用声音振动而不是光，因此可用于不透明材料的高精度位置测量。该仪器可能导致监测地球气候和人类健康的新技术。这项工作现在发表在Nature Communications上。

简单、低功耗的技术

微芯片主要由形状像蹦床的薄陶瓷片组成。这种蹦床上印有孔，以增强其与激光的相互作用，其厚度比头发的厚度小约1000倍。作为Richard Norte实验室的前博士候选人，Matthijs de Jong研究了小型蹦床，以弄清楚如果它们将简单的激光束指向它们会发生什么。

蹦床的表面开始剧烈振动。通过测量来自振动表面的反射激光，研究小组注意到了他们以前从未见过的梳子形状的振动模式。他们意识到蹦床的梳状签名可以作为精确测量距离的尺子。

这项新技术可用于使用声波测量材料中的位置。它的特别之处在于它不需要任何精密硬件，因此易于生产。

“它只需要插入激光，没有别的。无需复杂的反馈循环或调整某些参数即可使我们的技术正常运行。这使它成为一种非常简单和低功耗的技术，在微芯片上更容易小型化，“Norte说。“一旦发生这种情况，我们真的可以将这些微芯片传感器放在任何地方，因为它们的尺寸很小。

这项新技术基于两种不相关的诺贝尔奖获得者技术，称为光学捕获和频率梳。Norte说：“有趣的是，这两个概念通常都与光有关，但这些领域没有任何真正的重叠。我们独特地将它们组合在一起，创造出一种基于声波的易于使用的微。这种易用性可能对我们如何衡量周围的世界产生重大影响。

色彩

当研究人员将激光束对准微小的蹦床时，他们意识到激光施加在其上的力正在蹦床膜中产生泛音振动。“这些力被称为光学陷阱，因为它们可以利用光将粒子捕获在一个地方。这项技术在2018年获得了诺贝尔奖，它使我们能够以极高的精度操纵最小的粒子，“Norte解释说。

“你可以将蹦床中的泛音与小提琴的特定音符进行比较。小提琴产生的音符或频率取决于您将手指放在琴弦上的位置。如果您只是非常轻地触摸琴弦并用弓弹奏，则可以产生泛音;一系列更高频率的音符。在我们的案例中，激光既充当柔软的触感，又充当弓形，在蹦床膜中引起泛音振动。

弥合两个突破领域

“光学频率梳在世界各地的实验室中用于非常精确的时间测量和距离测量，”Norte说。

“它们对一般测量非常重要，以至于它们的发明在2005年获得了诺贝尔奖。我们制作了频率梳的声学版本，由膜中的声音振动而不是光制成。例如，声学频率梳可以在不透明材料中进行位置测量，通过这种材料，振动可以比光波更好地传播。

“例如，这项技术可用于水下精确测量，以监测地球气候，医学成像和量子技术的应用。