МОСКВА, 17 февраля. /ТАСС/. Исследователи из России впервые детально изучили, как распространяются определенные типы волн внутри пьезоэлектрических материалов, для которых характерны неодинаковые уровни потерь и усиления этих сигналов. Проведенные ими расчеты ускорят разработку новых сенсоров и датчиков на базе пьезоэлектриков, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
Как отмечаются в сообщении, пьезоэлектрики представляют собой материалы, которые деформируются при воздействии электрического тока или электрических полей или же вырабатывают электричество при механических воздействиях. Они активно используются в быту и промышленности для создания различных генераторов электричества, моторов, а также сенсоров и устройств, преобразующих электрические и акустические колебания друг в друга.
Группа российских физиков под руководством академика РАН и заведующего кафедрой электроники МФТИ (Долгопрудный) Сергея Никитова заинтересовалась тем, как эти материалы взаимодействуют с так называемыми щелевыми электроакустическими волнами. Это колебания потенциально можно применять в датчиках, способных измерять параметры материалов, а также для обнаружения микроорганизмов и вирусов.
«Ключевым моментом нового исследования является то, что ученые рассмотрели модель, в которой уровни усиления и затухания в пьезоэлектрических материалах заметным образом различаются, что отличает данную модель от ранее исследованных систем. Это различие важно с практической точки зрения, так как точное совпадение этих уровней нелегко реализовать физически», — говорится в сообщении.
Проведенные учеными расчеты показали, что даже при неидеальном балансе усиления и потерь пьезоэлектрические структуры, состоящие из титаната бария или аналога природного минерала фресноита, будут при определенных условиях обладать очень узким резонансным пиком — теми спектральными характеристиками, которые позволяют применять подобные структуры для создания сверхчувствительных датчиков.
«Полученные нами результаты открывают новые направления исследований. Например, экспериментальную верификацию теоретических предсказаний, оптимизацию структуры для достижения максимальной чувствительности датчиков и разработку новых типов датчиков», — отметил доцент кафедры электроники МФТИ Дмитрий Калябин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
