Forskarteamet, lett av professor Geoff Nash från University of Exeter, har skapat en ny struktur som kan manipulera extremfrekventa ljudvågor – även kallade ytakustiska vågor eller 'nanoskalv', när de löper över ytan av ett fast material på liknande sätt som jordbävningsskakningar på land.
Även om ytakustiska vågor (SAW) utgör en nyckelkomponent i en mängd olika teknologier, har de visat sig vara extremt svåra att kontrollera med någon grad av noggrannhet. Nu har teamet från naturvetenskapliga institutionen vid University of Exeter utvecklat en ny typ av struktur, känd som en 'fononisk kristall', som när den mönstras in i en enhet kan användas för att styra och styra nanoskalv.
Forskningen publiceras i den ledande vetenskapliga tidskriften Nature Communications den 2 augusti 2017.
Professor Nash, huvudförfattare till forskningen, sade: "Ytakustiska vågenheter finns redan i en mängd olika teknologier, inklusive radarsystem och kemisk sensor, men utvecklas i allt högre grad för tillämpningar som labb-on-a-chip.
"Lab-on-a-chip-metoder krymper konventionella kemi- och biologilaboratorier till storleken av några millimeter, och SAWs i dessa system kan användas för att transportera och blanda kemikalier, eller för att utföra biologiska funktioner som cellsortering.
"Men hittills har det varit extremt svårt att bygga en struktur som vår som enkelt kan styra ytakustiska vågor. Vår nya fononiska kristalldesign kan kontrollera nanoskalv med bara ett fåtal kristallelement, vilket gör det mycket lättare att producera än de tidigare visade.
"Vi är övertygade om att dessa resultat kommer att bana väg för nästa generation av nya SAW-enhetskoncept, såsom lab-on-a-chip-biosensorer, som bygger på kontroll och manipulation av SAW-nanoskalv. Ännu mer anmärkningsvärt är att det också har föreslagits att dessa strukturer kan skalas upp för att skydda mot jordskalv."
Den innovativa studien började som ett grundutbildningsprojekt med studenterna Benjamin Ash och Sophie Worsfold, som är två av de fyra författarna till forskningsartikeln. Ben studerar nu för en doktorsexamen vid Exeter med professor Peter Vukusic, artikelns slutgiltiga författare, och professor Nash vid Exeter EPSRC Centre for Doctoral Training in Metamaterials.
Sophie sa: "Att arbeta med Geoff och hans grupp för mitt grundutbildningsprojekt var en av mina favoritdelar av min utbildning. Även om jag nu utbildar mig till aktuarie, använder jag många av de färdigheter jag lärt mig dagligen i min roll, och den självständighet och det självförtroende jag fått har visat sig vara ovärderligt i min karriär. Jag är otroligt glad över att ha varit en del av denna banbrytande forskning."
Professor Nash, som är chef för naturvetenskaperna vid Exeter, tillade: "Efter att ha flyttat till Exeter från industrin relativt nyligen har det varit helt fantastiskt att kunna involvera våra briljanta grundstudenter i min forskning. De bidrar med energi, entusiasm och ett annorlunda perspektiv, och bidrar verkligt och mycket värdefullt till min grupps forskning.
Naturvetenskap vid Exeter är ett innovativt flaggskeppsprogram utformat för att utforska de vetenskapliga koncept som behövs för att förklara naturen, från nanoskalig skala till de komplexa systemen i jordens klimat och vårt solsystem.
