Ученые из Национальной лаборатории Сандиа (Sandia National Laboratories) создали то, что можно назвать самым маленьким и самым эффективным акустическим усилителем в мире. В основе этого усилителя лежат принципы, разработанные около пяти десятилетий назад, но самые современные достижения в области электроники и нанопроизводства позволили кардинально уменьшить размеры и более чем в 10 раз повысить эффективность работы устройства.

Усилители радиосигналов используются сегодня практически в каждом устройстве, будь это мобильный телефон или электрочайник с возможностью выхода в Интернет. Сейчас для усиления радиосигналов используются традиционные усилители, но, уже достаточно давно существует идея, что вместо потока электронов можно использовать высокочастотные акустические волны.

Первые акустические усилители радиосигналов появились в 70-годах прошлого столетия. Это были относительно большие устройства, площадь чипов которых достигала одного квадратного сантиметра, для их работы требовался высокий электрический потенциал порядка 2 тысяч вольт и при работе они выделяли большое количество тепла, что отрицательно сказывалось на количестве потребляемой энергии, которое составляло 500 мВт.

Новый акустический усилитель является усилителем, работающем в диапазоне 276 МГц. При его изготовлении был использован слой полупроводникового материала, арсенида галлия-индия, толщиной всего в 83 атома, и сопоставимый по толщине слой пьезоэлектрического материала — ниобата лития. В результате, вся структура усилителя умещается на площади 0.5 квадратного миллиметра, он работает при напряжении в 36 Вольт и потребляет всего 20 мВт энергии. При этом, новый усилитель обеспечивает в 100 раз больший коэффициент усиления радиосигналов, чем аналогичные устройства предыдущих поколений.

Ученые утверждают, что аналогичный усилитель, работающий в диапазоне 2-ГГц, который используется сейчас в сотовой связи, будет иметь еще меньший размер, он сможет уместиться на площади в 0.02 квадратного миллиметра, что приблизительно в 10 раз меньше, чем существующие современные решения.

Сокращение размеров электронных компонентов — это достаточно грандиозное достижение, приводящее к появлению меньших и более легких смартфонов, компьютеров и других электронных устройств. А ученые из лаборатории Сандиа, помимо акустического усилителя, создали еще одно первое в своем роде устройство — акустический циркулятор, устройство, позволяющее реализовать одновременный прием и передачу радиосигналов. И сейчас появились реальные шансы на то, что электронная потребительская техника через одно-два поколения уже будет содержать в своем составе акустические радичастотные компоненты, за счет чего она будет весьма компактной и эффективной с точки зрения потребляемой энергии.