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操控聲子 讓無線設備小一點再小一點
2024年05月13日 16:43:14
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：7428
小巧、便攜是許多電子產品的發展方向，這一點在通訊設備的發展上體現的尤為明顯。過去，通訊設備往往體積龐大，攜帶不便，而如今，隨著技術的革新和材料的優化，我們身邊使用的手機，不但輕薄小巧，功能上更是可以和部分電腦媲美。
【化工儀器網 行業百態】小巧、便攜是許多電子產品的發展方向，這一點在通訊設備的發展上體現的尤為明顯。過去，通訊設備往往體積龐大，攜帶不便，而如今，隨著技術的革新和材料的優化，我們身邊使用的手機，不但輕薄小巧，功能上更是可以和部分電腦媲美。
而在這個發展過程中，商家的涌入是給電子產品注入活力的重要原因。就如同現在的智能手機之所以得到如今的市場，和企業之間不斷研發技術，并在良性競爭中帶動全球產業鏈發展有著密切的聯系。而如今圍繞手機通訊，設備也不僅僅只有手機本身，還涉及到智能手表、健康手環等其他無線數據發射器設備。但即便如此，如何讓通訊產品進一步變小，依舊是科技發展的趨勢。
近日，美國亞利桑那大學懷恩特光學科學學院和桑迪亞國家實驗室組成的科研團隊，似乎在這方面獲得了新的成果。據悉，研究團隊研發出了一種能夠操縱聲子的新型合成材料。這種材料有望幫助智能手機和其他無線通信設備實現尺寸上的進一步縮小。
聲子是晶格振動的簡正模能量量子。在固體物理學的概念中，結晶態固體中的原子或分子是按一定的規律排列在晶格上的。在晶體中，原子間有相互作用，原子并非是靜止的，它們總是圍繞著其平衡位置在做不斷的振動。這些振動在理論上可以認為是一系列基本的振動的疊加。按照量子力學，這些簡正振動的能量是量子化的，而這種量子化了的彈性波的最小單位就叫聲子。
基于此，聲子放大技術被提出。簡單的說就是利用聲子來放大或增強某種信號。但這項技術可能涉及到對聲子的產生、操控和檢測，還涉及到復雜的量子力學效應和精密的實驗技術，因此實際實施起來非常困難。這也是為什么聲子通訊理論上是理想的方案，但實際上卻很難實現。
而研究團隊將高精度半導體材料和壓電材料相結合，成功地在聲子之間產生了非線性相互作用。這一技術改變了傳統觀念中聲子的行為是完全線性的基礎。聲子在這種新型聲學材料中能互相影響頻率，并且可以通過類似于晶體管電子設備的方式進行操縱。而聲子放大器技術與傳統的電子放大器技術在工作原理和結構上有所不同恰恰是過去無法利用聲子進行通訊的重要原因。
此外，根據相關采訪，研究人員表示，將所有射頻前端組件集成在一個芯片上，有望將智能手機和其他無線通信設備的尺寸縮小至原來的百分之一。而這也會促使體積大幅縮小、信號覆蓋更廣、電池續航時間更長的通信設備的誕生。
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