操控聲子 讓無(wú)線設(shè)備小一點(diǎn)再小一點(diǎn)
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】小巧、便攜是許多電子產(chǎn)品的發(fā)展方向，這一點(diǎn)在通訊設(shè)備的發(fā)展上體現(xiàn)的尤為明顯。過(guò)去，通訊設(shè)備往往體積龐大，攜帶不便，而如今，隨著技術(shù)的革新和材料的優(yōu)化，我們身邊使用的手機(jī)，不但輕薄小巧，功能上更是可以和部分電腦媲美。
而在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，商家的涌入是給電子產(chǎn)品注入活力的重要原因。就如同現(xiàn)在的智能手機(jī)之所以得到如今的市場(chǎng)，和企業(yè)之間不斷研發(fā)技術(shù)，并在良性競(jìng)爭(zhēng)中帶動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展有著密切的聯(lián)系。而如今圍繞手機(jī)通訊，設(shè)備也不僅僅只有手機(jī)本身，還涉及到智能手表、健康手環(huán)等其他無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器設(shè)備。但即便如此，如何讓通訊產(chǎn)品進(jìn)一步變小，依舊是科技發(fā)展的趨勢(shì)。
近日，美國(guó)亞利桑那大學(xué)懷恩特光學(xué)科學(xué)學(xué)院和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室組成的科研團(tuán)隊(duì)，似乎在這方面獲得了新的成果。據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)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(jī)和其他無(wú)線通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)尺寸上的進(jìn)一步縮小。
聲子是晶格振動(dòng)的簡(jiǎn)正模能量量子。在固體物理學(xué)的概念中，結(jié)晶態(tài)固體中的原子或分子是按一定的規(guī)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(dòng)。這些振動(dòng)在理論上可以認(rèn)為是一系列基本的振動(dòng)的疊加。按照量子力學(xué)，這些簡(jiǎn)正振動(dòng)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(shù)被提出。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是利用聲子來(lái)放大或增強(qiáng)某種信號(hào)。但這項(xiàng)技術(shù)可能涉及到對(duì)聲子的產(chǎn)生、操控和檢測(cè)，還涉及到復(fù)雜的量子力學(xué)效應(yīng)和精密的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此實(shí)際實(shí)施起來(lái)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(shí)際上卻很難實(shí)現(xiàn)。
而研究團(tuán)隊(duì)將高精度半導(dǎo)體材料和壓電材料相結(jié)合，成功地在聲子之間產(chǎn)生了非線性相互作用。這一技術(shù)改變了傳統(tǒng)觀念中聲子的行為是完全線性的基礎(chǔ)。聲子在這種新型聲學(xué)材料中能互相影響頻率，并且可以通過(guò)類似于晶體管電子設(shè)備的方式進(jìn)行操縱。而聲子放大器技術(shù)與傳統(tǒng)的電子放大器技術(shù)在工作原理和結(jié)構(gòu)上有所不同恰恰是過(guò)去無(wú)法利用聲子進(jìn)行通訊的重要原因。
此外，根據(jù)相關(guān)采訪，研究人員表示，將所有射頻前端組件集成在一個(gè)芯片上，有望將智能手機(jī)和其他無(wú)線通信設(shè)備的尺寸縮小至原來(lái)的百分之一。而這也會(huì)促使體積大幅縮小、信號(hào)覆蓋更廣、電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)的通信設(shè)備的誕生。
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