Звук, ставший светом, найдет взрывчатку

Преобразование электрического тока в звуковой сигнал давно известно и широко используется в разнообразных устройствах. Но добиться обратной трансформации долгое время не удавалось ни одному ученому. Лишь на днях американские ученые смогли воссоздать процесс превращения звука в свет и получили излучение в терагерцовом диапазоне — Т-лучи.

Исследователи из калифорнийской лаборатории Лоуренс Ливермор смогли успешно разрешить задачу преобразования звука в свет, что сделает возможным создание так называемых сверхбыстрых материалов. Эта разработка ляжет в основу следующего поколения компьютерных микросхем, жидкокристаллических дисплеев и транзисторов.

Еще год назад американские физики при помощи компьютерной модели смогли доказать принципиальную возможность подобной трансформации, после чего потратили несколько месяцев для воплощения этого эффекта в лабораторных условиях. Для опытов ученые использовали пьезоэлектрические материалы, обладающие способностью преобразовывать электричество в звук и механические движения — в электричество. Подобные вещества используются при создании громкоговорителей и звуковых колонок, а также в сонарах для подводных лодок.

В ходе эксперимента ученые пропустили высокочастотный звук (его частота была в 100 миллионов выше порога восприятия человеческого уха) через пьезоэлектрическую подложку из нитрида галлия. На выходе получился электрический ток и излучение, то есть световые волны. Аналогичные результаты были зафиксированы при использовании подложки из нитрида алюминия.

Один из участников проекта Эван Рид, комментируя опыты, заявил, что подобное конвертирование звука в свет является очень необычным подходом, поскольку эти виды волн могут пересекаться и накладывать только на очень высоких частотах — от 100 гигагерц до 10 терагерц. Тем не менее, оригинальный подход может лечь в основу множества абсолютно новых технологий. В первую очередь, превращение звука в свет может быть эффективно использовано в электронике.

Одним из способов применения новой методики станет сверхточное измерение толщины пленочных поверхностей. Наука уже владеет инструментарием для подобных действий, но он применим только к однородным материалам. Т-лучи позволят исследовать толщину и состав пленок, состоящих из нескольких слоев разных материалов. Поскольку точность современной электроники иногда доходит до сотых долей микрона, то подобная технология не останется без внимания фирм-производителей.

Кроме того, при помощи Т-лучей можно будет фиксировать и изучать сверхбыстрые процессы, не доступные другим средствам наблюдений. Например, до сих пор ничего не известно о том, какие молекулярные изменения происходят в металле, когда на него воздействует лазерный луч. Методика звукосвета позволит ответить на этот и многие другие вопросы.

Среди множества способов применения Т-лучей ученые называют поиск оружия и взрывчатки, баллистическую экспертизу и изучение конструкционных свойств строительных материалов. Не забыта и медицина — сотрудники лаборатории Лоуренс Ливермор уже придумали новый вид сканера, умеющего обнаруживать рак кожи на самой ранней стадии.