Nanoteknologi giver os syngende slips

Nanorør omdanner elektrisk strøm til varme yderst effektivt. Det kan udnyttes i nanorørs-højtalere.

Kinesiske forskere vil udvikle en ny form for højttalere, der virker ved at strøm fra en lydforstærker sendes igennem en tynd film af nanorør.

Nanorør er rent kulstof, karbon-atomer placeret i et sekskantet hønsenetsmønster og rullet sammen i mikroskopiske rør. Nanorør er normalt kendt for at det er omtrent hundrede gange stærkere end stål. Men her er det ikke deres styrke som tæller. Det er nanorørenes evne til at blive hurtigt opvarmede, når det løber strøm igennem dem.

Hvis de elektriske strømsignaler kommer fra en lydforstærker, vil varmen pulsere i takt med lyd-svingningerne i strømsignalet. Nanorørene opvarmer derpå luften omkring sig. Varm luft udvider sig, og luften begynder at pulsere i takt med svingningerne i strømmen. Vi har fået lyd.

Tynde og lette højtalere

Opfindelsen er gjort af fysikeren Kaili Jiang fra Tsinghua-universitetet i Beijing. Han og kollegerne satte strøm til en 10 centimeter lang stribe med folie af nanorør og blev forbløffet af hvor meget lyd den frembragte, skriver internet-sitet 'ScienceNow'.

Højtalere af nanorør har to fordele. Den første er at de kan fremstilles af ultratynde membraner som næsten ikke vejer eller fylder noget. Sådanne membraner kan fæstnes på vægge som tapet eller sættes på tøjet. Det syngende slips kan blive virkelighed, til glæde og irritation for gæsterne ved julefrokosten.

Til venstre: I en almindelig højtaler bliver lydsignalet fra forstærkeren (rød bølge) sendt til en spole (orange) som sættes i vibrationer i magnetfeltet fra en fast magnet (grøn). Svingspolen (lyseblå) og membran (blå) har en masse og en træghed og giver derfor forvrængninger. Til højre: I en nanorørs-højtaler bliver lydsignalet omdannet direkte til varme i nanorørs-folien (blå). Dette opvarmer dernæst luften (diffust rødt). Varm luft udvider sig og bliver til lydbølger.

Klar lyd

Den anden fordel er en ren og klar lyd. I almindelige højtalere skal magnetspoler sætte tunge, træge membraner i bevægelse. Disse membraner presser luften omkring sig sammen og skaber lydsvingninger.

Problemet er, at spoler og membraner har en masse og dermed en træghed. Denne træghed forhindrer membraner i at bevæge sig præcist når de skal svinge hurtigt.

Det betyder at de lyse overtoner bliver forvrænget. Overtonerne er vigtige for lydens klang og karakter, især i musik.

I nanohøjtaleren er det ingen træg masse, som skal sættes i bevægelse. Luften udvider sig direkte på grund af varmesvingningerne. Dette kaldes termo-akustisk effekt.

Nyt eksportprodukt?

Der har også tidligere været gjort forsøg på at udnytte denne effekt, for at skabe en ren og klar lyd. I såkaldte plasmahøjtalere bliver gas varmet op for at opnå den samme effekt. Problemet er her, at sådanne højtalere er kostbare og vanskelige at vedligeholde.

Den kinesiske opfindelse giver altså lette, små højtalere med yderst god lydkvalitet. At højtalerne også har en simpel konstruktion, gør dem også egnet for masseproduktion. Forskerne planlægger da også at udvikle opfindelsen kommercielt.

Resultaterne skal publiceres i en artikel i decembernummeret af tidsskriftet 'Nano Letters'.

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov