Ve světě fyziky se objevila technologie, která na první pohled působí téměř neuvěřitelně – trampolína menší než lidský vlas, jejíž chování by mohlo výrazně ovlivnit budoucnost návrhu mikročipů. Tento zvláštní výtvor, na kterém si nikdo nezaskáče, měří na šířku pouhých 0,2 milimetru a její povrch je tenčí než cokoli, co by běžné lidské oko mohlo spatřit – přibližně dvacet miliontin milimetru.

Z povrchu s pravidelnými otvory ve tvaru zaoblených trojúhelníků připomíná tato konstrukce křehkou krajku. Zdání však klame. Jakmile se tato „trampolína“ uvede do pohybu, téměř neztrácí hybnost a dokáže kmitat po neuvěřitelně dlouhou dobu. Navíc se nechová jako běžné skákací plochy. Její povrch se v různých oblastech pohybuje různými směry – nejen nahoru a dolů, ale i do stran, a dokonce umí „zatáčet za roh“. Ve středu je ukrytá jakási „trampolína v trampolíně“, kde se pohyb phononů řídí přesnou trojúhelníkovou trajektorií.

Za tímto projektem stojí týmy fyziků z univerzit v Kostnici, Kodani a ETH Zürich. Jejich cílem nebylo vytvořit hračku, nýbrž funkční vlnovod pro phonony – kvanta vibrací v krystalických strukturách. Tyto „kvantované zvukové vlny“ umožňují přenášet vibrace pevným materiálem, a právě zde tkví zásadní přínos celého výzkumu.

Zdroj: Shutterstock

Díky důmyslnému topologickému návrhu povrchu může nová trampolína řídit pohyb phononů i kolem ostrých rohů bez ztráty energie. Při testech se podařilo vést vibrace i přes velmi ostré, 120stupňové zatáčky s minimálním odrazem. Míra phononů, které se při průchodu vracely zpět, činila méně než jeden z deseti tisíců – což je úroveň odpovídající moderním telekomunikačním technologiím.

Jeden z hlavních autorů, fyzik Oded Zilberberg z Univerzity v Kostnici, se zabývá právě studiem topologických efektů v materiálech a jejich praktickým využitím. Podle něj by bylo v budoucnu možné navrhovat doslova celé „silnice pro phonony“, které by umožnily vytvářet čipy s lepší kontrolou nad přenosem vibrací a signálů. To by mělo zásadní dopad na miniaturizaci a efektivitu budoucích mikročipů, kde často právě ztráty na hranách a křivkách snižují výkon.

Prototyp této trampolíny navrhl sám Zilberberg, zatímco týmy z ETH Zürich a Univerzity v Kodani jej následně fyzicky zkonstruovaly. Výsledky jejich práce byly nedávno publikovány v prestižním časopise Nature.

A jestli by někdy mohli postavit i verzi, na které by si člověk opravdu zaskákal? Zilberberg s úsměvem přiznává, že o tom přemýšlel. Podle něj by princip fungoval i ve větším měřítku, ale dodává, že „na lidské verzi trampolíny by si nikdo neměl zapomenout vzít přilbu.“