Американські вчені створили мініатюрний записуючий пристрій, який приблизно в 10 трильйонів раз менше за розмірами, ніж вухо людини, але при цьому не поступається йому в чутливості. “Рецепт” його збірки був опублікований в журналі Science Advances.
Практично всі сучасні цифрові ґаджети мають у своєму складі мініатюрні мікрофони, акселерометри і датчики тиску, чиї розміри в десятки разів менше, ніж у барабанних перетинок людини та інших живих істот. Подібні пристрої, побудовані на базі так званих мікроелектромеханічних систем (MEMS), досить добре сприймають звук, але відрізняються низькою точністю роботи і чутливістю.
Це заважає їх подальшій мініатюризації і перешкоджає їх використанню у системах зв’язку і в інших пристроях, де потрібна висока чутливість і стабільність роботи. Фенг і його колеги зробили перший крок для вирішення всіх цих проблем, перетворивши плівку з дисульфіду молібдену, перспективного напівпровідника, в невеликий і “плоский” мікрофон.
Як виявили автори статті, “бутерброд” з подібної плівки і особливої кремнієвої підкладки, покритої мікроскопічними лунками розміром у кілька сотень нанометрів, схожі за формою на барабани. Якщо їх підсвітити за допомогою лазера або пропустити струм через них, то напівпровідникова плівка почне коливатися з великою частотою, дуже чуйно реагуючи на зовнішні вібрації, в тому числі і звук.
Ці зміни, у свою чергу, можна зчитати, підсвічуючи лунку іншим лазером або прикріпивши електроди до дисульфиду молібдену. Як показали виміри Фенга і його колег, подібна електронна “барабанна перетинка” не поступається в чутливості людському вуху, незважаючи на те, що її площа становить всього 8 квадратних нанометрів.
Крім мікрофонів, подібні плівки і “барабани” можна застосовувати і для інших цілей – створення надчутливих датчиків маси і тиску, які здатні працювати практично “вічно” завдяки наднизькому енергоспоживанню.
У середньому, мікрофон, створений командою Фенга, споживав лише кілька піковатт (10 в мінус 12 мірою ват) енергії, що на порядки менше, ніж типові апетити найбільш мініатюрних і простих записуючих пристроїв на базі MEMS.