鼓勵奇跡材料石墨烯“談話”的開創性新技術可能會徹底改變全球音頻和電信行業。

    ?？巳卮髮W的研究人員設計了一種開創性的方法來使用石墨烯生產復雜可控的聲音信號。實質上，它將揚聲器，放大器和圖形均衡器組合成尺寸為拇指指甲的芯片。如下圖所示：

    傳統揚聲器通過機械振動產生聲音，運動的線圈或膜片來回驅動空氣。這是一個龐大的技術，在一個多世紀以來幾乎沒有改變。而我們這種創新技術不涉及移動部件。原子厚度的石墨烯材料層被交流電流快速加熱和冷卻，并且將這種熱變化傳遞到空氣使其膨脹和收縮，從而產生聲波。 盡管將熱量轉化為聲音并不新鮮，但埃克塞特小組首先表明，這種簡單的過程可以讓聲音頻率混合在一起，放大和平衡——全部在同一毫米尺寸的設備中。石墨烯幾乎完全透明，無需身體運動就能產生復雜的聲音，可以打開新一代視聽技術，包括傳輸圖像和聲音的手機屏幕。

    Fig.1 熱聲發電。（a）由兩個不同頻率和幅度的電流源（左）產生的聲譜（右）。（b）背柵式石墨烯場效應晶體管中的AC偏置電壓V（黑色）的聲響（藍色）。（c）施加在一起的兩個頻率源不僅產生二次諧波響應，而且還產生fA+B = 19kHz的和外差頻率。

    Fig.2 二次諧波產生。（a）來自一系列設備的聲壓譜（在r = 50mm測量）。底部藍色組是來自背柵式場效應管的光譜。頂部紅色組是在電解質沉積之前的四個頂柵設備的光譜。中間綠色組是兩個FET電解質沉積后的光譜。（b）源功率為3.4W的背柵FET聲壓作為逆裝置麥克風分離的函數。（c）（頂部）兩個背柵FET（由顏色區分）中測量的設備溫度和理論計算（線）的設備溫度作為源動力的函數。（底）f2 = 40 kHz時的聲壓（以r = 50mm）。實線是方程（1）的預期結果。

    總而言之，我們已經展示了從聲音到超聲波頻率的高度通用熱聲發聲器。該工作最重要的結果顯示石墨烯中的焦耳加熱機制可控地將電流源的頻率分量混合在一起。這不僅具有聲學應用，而且在信號處理中也可以用于創建聲耦合線性電子混頻器。進一步顯示了這種混合在外差，均勻，擴增和均衡中的簡單性。除了使用晶體管柵極實現調制之外，這提供了對聲音輸出的完全控制。這種發生器具有廣泛的潛在應用，從電信多路通信到用于計量和感測的校準聲源。最有趣的結果之一是，這一代可以用于定量測量石墨烯的導電性能。傳導中的非線性對于這種材料的光學，電子和熱應用具有重要的影響，因此聲學探針將在這些領域提供新的見解。

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責任編輯：龐雪潔

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