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操控声子 让无线设备小一点再小一点
2024年05月13日 16:43:14
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：7474
小巧、便携是许多电子产品的发展方向，这一点在通讯设备的发展上体现的尤为明显。过去，通讯设备往往体积庞大，携带不便，而如今，随着技术的革新和材料的优化，我们身边使用的手机，不但轻薄小巧，功能上更是可以和部分电脑媲美。
【化工仪器网 行业百态】小巧、便携是许多电子产品的发展方向，这一点在通讯设备的发展上体现的尤为明显。过去，通讯设备往往体积庞大，携带不便，而如今，随着技术的革新和材料的优化，我们身边使用的手机，不但轻薄小巧，功能上更是可以和部分电脑媲美。
而在这个发展过程中，商家的涌入是给电子产品注入活力的重要原因。就如同现在的智能手机之所以得到如今的市场，和企业之间不断研发技术，并在良性竞争中带动全球产业链发展有着密切的联系。而如今围绕手机通讯，设备也不仅仅只有手机本身，还涉及到智能手表、健康手环等其他无线数据发射器设备。但即便如此，如何让通讯产品进一步变小，依旧是科技发展的趋势。
近日，美国亚利桑那大学怀恩特光学科学学院和桑迪亚国家实验室组成的科研团队，似乎在这方面获得了新的成果。据悉，研究团队研发出了一种能够操纵声子的新型合成材料。这种材料有望帮助智能手机和其他无线通信设备实现尺寸上的进一步缩小。
声子是晶格振动的简正模能量量子。在固体物理学的概念中，结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中，原子间有相互作用，原子并非是静止的，它们总是围绕着其平衡位置在做不断的振动。这些振动在理论上可以认为是一系列基本的振动的叠加。按照量子力学，这些简正振动的能量是量子化的，而这种量子化了的弹性波的最小单位就叫声子。
基于此，声子放大技术被提出。简单的说就是利用声子来放大或增强某种信号。但这项技术可能涉及到对声子的产生、操控和检测，还涉及到复杂的量子力学效应和精密的实验技术，因此实际实施起来非常困难。这也是为什么声子通讯理论上是理想的方案，但实际上却很难实现。
而研究团队将高精度半导体材料和压电材料相结合，成功地在声子之间产生了非线性相互作用。这一技术改变了传统观念中声子的行为是完全线性的基础。声子在这种新型声学材料中能互相影响频率，并且可以通过类似于晶体管电子设备的方式进行操纵。而声子放大器技术与传统的电子放大器技术在工作原理和结构上有所不同恰恰是过去无法利用声子进行通讯的重要原因。
此外，根据相关采访，研究人员表示，将所有射频前端组件集成在一个芯片上，有望将智能手机和其他无线通信设备的尺寸缩小至原来的百分之一。而这也会促使体积大幅缩小、信号覆盖更广、电池续航时间更长的通信设备的诞生。
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