Kui toimivustõkked, materiaalsed jäljed võiksid parandada telekommunikatsiooni

Kuakuakuakua kui kui kui ???????? (Juuli 2019).

Anonim

Teadlased, kes õpivad ja manipuleerivad materjalide käitumist aatomi tasemel, on avastanud viis õhukese materjali valmistamiseks, mis suurendab mikrolaineenergia voogu. Ettevõte, mis võib telekommunikatsiooni parandada, paneb uut valgust struktuurilistele tunnustele, mida üldiselt peetakse staatilisteks ja takistusteks, mis on materjali eriliste võimete korral muutunud dünaamiliseks.

Ajakirja Nature näited näitavad, kuidas domeeniseinad - looduslikult esinevad piirid, mis eraldavad suhteliselt nihke suunas erinevad suundumused aatomid, mis loovad materjalis dipoolsed ained, võiksid tegelikult olla sissepääsu juurde palju laiema elektromagnetilise sagedusega. Ja see juurdepääs võiks ühel päeval laiendada sagedusi, mida kasutatakse sidekanalitena.

Dokumendis näitasid, et Drexeli ülikooli Bar-Ilani ülikoolis Iisraelis asuvad teadlased, Berkeley ülikool Californias, Santa Barbara California ülikool, Carnegie Instituut for Science ja Pennsylvania Ülikool näitasid, kuidas ferroelektrilist materjali saab kujundada nii et domeeni seinaid saab kasutada mikrolainete edastamiseks suurema sagedusjuhtimisega kui praegu kasutatavaid mobiilseadmeid.

"Kuna mobiilside tarbijate nõudlus suurendab olemasolevat traadita spektrit, on see üha enam ülekoormatud ja vaja on uusi tehnoloogiaid, et luua kohanemisvõimelisi sagedusmuutuvaid antenne, " ütles UC Santa Barbara professor Robert Jork ja selle kaasautor. "Võimalik lahendus võiks olla käivitatavad dielektrilised materjalid."

Materjalide dünaamiliste seinte kasutamine edastamise kvaliteedi parandamiseks on eriti ootamatu lähenemine, kuna nende piiride olemasolu kipub oluliselt vähendama materjali võimet mikrolaine elektromagnetvälja edasi lükata. Seni olid raadiosageduslikes seadmetes elektromagnetväljade edastamise parimad filmimaterjalid üldiselt ühekristallilised materjalid, millel pole ühtegi alalist dipoolset hetki, rääkimata ainult domeeniseinadest.

Kuid uurimisrühmad muutsid selle peal olevate domeeniseinte tajumise, luues ferroelektrilise materjali, millel on dünaamiliste seinte tihedus, mis võivad edukaks muuta monokristalle, kui tegemist on hääleõiguse ja edastuskvaliteediga.

Rühm leidis, et baariumstrontsiumtjanaadi, tihti uuritud ferroelektrilise materjali õhukese kile domeeni seinad toimivad nagu vibreerivad kitarrstringid, mis resonteerivad koos. Selle asemel, et neelata või hajutada mikrolaineid, on tiheda, kuid järjestatud osakesteva domeeniseina paksus, mis tegelikult parandab edastamise kvaliteeti.

"Isegi parima kvaliteediga lahtised monokristallid, millel pole püsivaid ümberlülitatavaid dipole, on kõrgemate sagedustega suuremad kaod, mis tulenevad aatomite vibratsiooni põhjustatud häiretest võres, " ütles Drexeli materjaliteaduse professor Jonathan Spanier, kes juhtis uurimistööd. "Alumiiniumfooliumiga materjalid moodustavad domeeniseinad ja kaotus on palju hullem. Kuid filmid, mis toetavad pöörduvat domeeni seina liikumist ja nende võnkuvat käitumist, üllatuslikult murravad seda suundumust ja levivad laias sagedustel."

Teadlaste sõnul on "termodünaamiliselt ennustatud tüvega indutseeritud, ferroelektrilise domeeni seina variantide lähedus ja ligipääsetavus, et saavutada gigahertsi mikrolainete valitavus ja dielektriline kadu, mis ületab praeguste parimate kile seadmete võimsust 1-2 korda järjest, saavutades väärtused, mis on võrreldavad lahtiselt monokristalle, aga sisuliselt treenitavas materjalis, "kirjutavad nad paberile.

Selle erakordse hääleõiguse võtmeks on Spanieri uurimisgrupi postdoktori kaasautor Zongquan Gui sõnul erinevate faaside arvukus: "ferroelektriline faasiülemineku temperatuur tähistab alalise dipolaarse järjestuse tekkimist. tundlikkus, termodünaamiline omadus, mis on seotud mahtuvuse suurusega, on ülemineku tunnusjoon, "ütles Gu. "Tehnoloogial põhinev filmimaterjal, millel on üleminekuperioodi lähedal hõlpsasti kättesaadavad" etapid ", võimaldavad materjalil saavutada sama suure pingega mahtuvusvõimsust."

Koos Spanier Guiga ja Drexeli üliõpilane Geoffrey Xiao käivitasid teooria ja simulatsiooni jõupingutused domeenisiseseid rikkalikke energiamaastike ennustamiseks, et suunata domeenist koosneva seinaosaga rikastatud baariumstrontsiumtjanaatkile tootmist. Spanieri kolleegidega Berkeley'is, mida juhib materiaalteaduste professor Lane Martin, ferroelektriliste domeenide seinte kinotehnoloogia juht, tegi Gu ka esimest materjali proovid ja kirjeldas neid, kasutades dünaamilise kontsentratsiooni tekitamiseks nn tüve tehnoloogiat seinad.

Sealt juhatas Iisraeli Bar-Ilani ülikooli Iisraeli ülikooli töötajad Keemia professori Ilya Grinbergi abil simuleeritud spetsiaalse kilematerjali aatommassi dünaamilist käitumist erinevate temperatuuride, tüve ja elektrivälja väärtuste juures, võrreldes seda "täiuslik" ferroelektriline kristall ilma domeeninurkadeta, mis näitas materjali erakordset käitumist.

See sisemine tunnusjoonis, mis tähendab, et materjali suurepärased edastamisvõimalused ei vaja mingeid väliseid, elektromehaanilisi lisaseadmeid, lubavad neid kommunikatsiooniseadmetes kasutada, kui tõhus juurdepääs spektrile on hädavajalik.

UC Santa Barbara, elektri- ja arvutitehnoloogia professor York ja tema doktorant Cedric Meyers valmistasid elektroodide testimisstruktuurid, mis võimaldasid materjali resonantsmikroaktiivset reaktsiooni mõõtmist ja analüüsi, sealhulgas selle tunevust.

"Ümberlülitatavad dielektrilised materjalid on UCSB-s minu grupis uurimise keskpunktis alates 1990. aastate lõpust, " ütles York. "Kuid vaatamata mõningasele edusamme varem, me järjekindlalt jooksnud vastu halvasti arusaadavate materjalide piirangutele. See töö aitab neid piiranguid paremini mõista ja potentsiaalseid lahendusi välja selgitada."

menu
menu