في يناير 2026، أعلن رسميًا في مجلة "Nature" اختراقًا في تصنيع الأجهزة المتطورة قد يعيد تشكيل مشهد الإلكترونيات المستقبلية. نجح فريق من المهندسين من جامعة كولورادو بولدر، وجامعة أريزونا، ومختبر سانديا الوطني، في تطوير جهاز مبتكر يعتمد على "ليزر الفونونات" ومتكامل على رقاقة واحدة. تقوم هذه التقنية بتوليد موجات صوتية سطحية عالية التردد، مما يضع حجر الأساس لتحقيق تكامل الأجهزة اللاسلكية على رقاقة واحدة وقفزة في الأداء، مما يمثل خطوة حاسمة نحو تصغير وتطوير كفاءة تقنية الموجات الصوتية السطحية.

جوهر هذا الاختراق هو جهاز شريطي بطول نصف مليمتر صممه الفريق. يستخدم هيكلًا متعدد الطبقات: طبقة سفلية من السيليكون، وطبقة وسطى من تانتالات الليثيوم الكهرضغطية التي تحقق تحويل الطاقة الكهربائية-الميكانيكية، وطبقة علوية من زرنيخيد الغاليوم الإنديوم التي تسرع الإلكترونات. يتيح هذا التصميم المكدس المتقن تفاعلًا مباشرًا بين الاهتزازات الميكانيكية المنتشرة على سطح تانتالات الليثيوم والإلكترونات عالية السرعة في طبقة زرنيخيد الغاليوم الإنديوم. يشبه مبدأ عمله تضخيم الليزر في تجويف رنيني، حيث تنعكس الموجات الصوتية السطحية داخل الجهاز وتكتسب تضخيمًا، لتنبعث في النهاية على شكل موجات اهتزازية قوية ونقية بطريقة مضبوطة. يستطيع ليزر الفونونات هذا بالفعل توليد موجات صوتية سطحية بتردد مستقر يبلغ حوالي 1 جيجاهرتز (مليار اهتزاز في الثانية)، ويبلغ الحد الأقصى النظري لتردده أعلى بكثير من الحد النموذجي البالغ حوالي 4 جيجاهرتز لأجهزة الموجات الصوتية السطحية التقليدية الحالية.

في مجال تصنيع الأجهزة المتطورة، تعتبر أجهزة الموجات الصوتية السطحية مكونات أساسية لا غنى عنها لتصفية الترددات الراديوية في الأجهزة اللاسلكية الحديثة مثل الهواتف الذكية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تتطلب التقنية الحالية عمل عدة رقاقات منفصلة معًا، بينما تدمج هذه الدراسة لأول مرة وظائف إثارة الموجات الصوتية وتضخيمها والتحكم بها ضمن حل متكامل على رقاقة واحدة. لا يوفر هذا مساحة واستهلاكًا للطاقة بشكل كبير فحسب، بل يفتح أيضًا مسارًا جديدًا بالكامل لتطوير الجيل التالي من أجهزة الاتصالات الأصغر حجمًا والأسرع والأكثر توفيرًا للطاقة. أشار الباحث الرئيسي إلى أن هذه هي القطعة الأخيرة الحاسمة لتحقيق هدف "تجميع جميع المكونات اللازمة للراديو على رقاقة واحدة باستخدام نفس التقنية". مع نضج تقنية ليزر الفونونات، من المتوقع أن تدفع تقنية الموجات الصوتية السطحية الأجهزة الراديوية المتطورة في مجالات متعددة، من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى الفضاء والدفاع، نحو جيل جديد من التصنيع المتكامل.