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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的研究人员在《自然·材料》杂志上发表的一篇论文中宣布，他们在基于声子学的实际应用中取得了一个重要的里程碑，研发出了一种能够操纵声子的新型合成材料，这一材料可能引领无线技术的下一次革命···
智能手机中大约有30个由特殊微芯片制成的压电滤波器，负责将无线电波转换成声波，再转换回无线电波，所以每次智能手机接收或发送数据时，都需要多次转换声波和电波，这会产生很多不必要的损耗，这些损耗会叠加并降低性能，同时，由于这些滤波器不能使用硅等常用材料制造，因此也导致手机的物理尺寸比所实际所需要的大得多。 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的研究人员在《自然·材料》杂志上发表的一篇论文中宣布，他们在基于声子学的实际应用中取得了一个重要的里程碑，研发出了一种能够操纵声子的新型合成材料，这一材料可能引领无线技术的下一次革命，使设备变得更小、更高效、更强大。
声子学类似于光子学，两者都利用相似的物理定律，不过光子学利用光子（或光），而声子学则利用声子，这是一种通过材料传输机械振动的物理粒子，而通常情况下，声子以完全线性的方式表现，相互之间不会发生作用。 作为光子学的主要内容，非线性效应长期以来一直被用来将不可见激光等物质变成可见激光指示器，但在声学中利用非线性效应一直受到技术和材料限制的阻碍。为了在声子之间产生非线性相互作用，研究人员将高精度半导体材料与压电材料结合，具体来说，他们采用了带有铌酸锂薄层（一种广泛用于压电设备和手机的合成材料）的硅晶片，并添加了一层含有砷化铟镓的超薄半导体层（厚度小于100个原子）。 由于添加了砷化铟镓半导体，穿过材料的声波会影响砷化铟镓半导体薄膜中的电荷分布，从而导致声波以可控制的特定方式混合，穿过系统的声波在穿过材料时会以非线性方式表现，进而能够改变频率和编码信息，并满足各种应用的需求。 研究人员表示，这一技术有望将手机和其他无线通信设备的尺寸缩小到原来的百分之一，目前已在微电子尺度的设备上完成了原理验证。 |
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