科学家利用纳米材料首次实现无电源频率调整

利用一种新型纳米材料，研究人员提出了自无线电发明以来的第一个无电源频率调整。这篇由牛津大学和宾夕法尼亚大学的研究人员撰写的论文最近发表在《Nature Communications》上。

匹配发射器和接收器的频率对电信技术至关重要。当接收器和发射器调到相同的频率频道时就会发生这种情况。在当今时代广泛的通信网络中，拥有可靠地合成许多频率并迅速从一个频率转换到另一个频率的能力至关重要，以实现无缝连接。

这项研究的作者想出了一种不同的调谐谐振器频率的方法。他们的方法与通常的在纳米环上使用机械应力的方法截然不同，就像在吉他调音中通过弦钮应用的那样。后者转化为更多的电力消耗，因为需要电压来维持张力。

在这项研究中，研究人员使用了在预先计划的频率下发生共振的钙化玻璃的振动纳米环。这些共振器的频率是通过切换材料的原子结构来调整的，这就改变了材料的机械硬度。

纳米线最初拥有结晶结构，这意味着高刚度。这将产生更高的谐振频率。通过发送电脉冲改变晶体结构，使其结构变为非晶态。这意味着较低的刚度，产生较低的共振频率。使用另一个电脉冲，原子结构可以被切换回原来的晶体状态。一旦晶体结构发生变化，这种状态可以在室温下保持数年之久。这意味着无电源调谐。

不仅是无电源的。这也是超级快的。作为博士研究的一部分完成这项研究的Utku Emre Ali解释说，通过改变这些玻璃中的原子结合方式，以几纳秒的速度改变杨氏模量（一种硬度的测量）。实际上，这将直接影响纳米环的振动频率。

领导这项工作的Harish Bhaskaran教授解释说，这项研究开发了一个新的框架，使用的功能材料的机械性能可以通过电脉冲改变。

根据该工程师的估计，这种方法可能比商业频率合成器的效率高一百万倍，速度快10到100倍。这些初步结果可能意味着未来会有更高的数据速率和持久的电池。

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