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電磁波爆發拉霸英語可能會導致計算機芯片天線

對電磁學的理解上的突破可能會導致天線如此之小,以至於它們可以安裝在計算機芯片上,劍橋大學的科學家將其描述為“半導體設計的最新領域”。

研究負責人,劍橋大學工程系的Gehan Amaratunga教授及其同事相信,他們的新理解將有助於確定量子力學和經典電磁學理論的重疊點。

該研究小組聲稱已經揭開了電磁學的奧秘之一,他們說這將有助於設計足夠小以集成到電子芯片中的天線。

來自偶極天線的輻射方向圖顯示了電場的對稱破壞。 (來源:使用Wolfram Inc.的Mathematica生成)

無線通信的重要里程碑

這些超小型天線將是無線通信的巨大飛躍。

Amaratunga教授及其合著者在學術期刊上寫道 體檢信(以下引文) 電磁波不僅是由電子的加速產生的,而且還由對稱性分裂現象產生的。

 

由電子加速引起的輻射是一百多年前首次發現的現象,在量子力學中尚無已知的等效方法,據信量子在其中電子從高能態躍遷至低能態。

作者說,研究小組對電場對稱性破壞產生的輻射的新觀察結果可能揭示了這兩個場之間的某些聯繫。

無論是在移動電話還是在通訊塔上,天線的目的都是將能量以無線電波或電磁波的形式發射到自由空間中,並從自由空間中收集能量以饋入設備。

但是,現代電子產品的主要挑戰之一是天線仍然相當大,並且與電子電路不兼容-超小型且尺寸永遠縮小。

天線,使系統小型化的主要障礙

阿馬拉通加教授說:

“天線或天線是試圖製造越來越小的系統時的限制因素之一,因為在一定尺寸以下,損耗會變得太大。”

“天線的尺寸取決於與應用的傳輸頻率相關的波長, 老虎機技巧在大多數情況下,要在天線尺寸和該應用所需的特性之間找到折衷辦法。”

天線的另一個問題是,與能量輻射有關的一些物理變量了解得很少。例如,不存在與實際天線的操作相關的定義明確的數學模型。

蘇格蘭數學物理學領域的科學家詹姆斯·克萊克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell,1831-1879年)首先提出了有關電磁輻射的理論,該理論指出電磁輻射是通過加速電子產生的。從那時起,我們對電磁輻射的了解並未取得太大進展。

但是,他的理論在處理介電固體(通常用作絕緣體的材料)發出的無線電波時變得棘手,這意味著電子不能自由移動。儘管如此,介電共振器已經用作移動電話中的天線。

第一作者Dhiraj Sinha博士說:

“在介電天線中,介質具有高介電常數,這意味著無線電波進入介質時速度會降低。”

“還不知道介電介質如何導致電磁波的發射。 60多年來,這個謎團一直困擾著科學家和工程師。”

劍橋科學家與來自位於劍橋的電介質天線公司Antenova Ltd.和國家物理實驗室的科學家合作,使用了壓電薄膜電子539連碰中獎金額老虎機娛樂城公製材料,一種絕緣體,在施加電壓時會振動或變形。

他們發現,在某種頻率下,這些材料不僅成為有效的諧振器,而且成為有效的輻射器,這意味著它們可以用作天線。

作者確定這種現像是由於與電子加速有關的電場的對稱破壞而發生的。

在物理學中,對稱性表示給定係統中特定方面的恆定特徵。當電荷不移動時,電場中存在對稱性。

對稱破壞也可以應用於一對平行導線,其中通過施加振盪電場來加速電子。

辛哈博士說:

“在天線中,電場的對稱性被“顯式”破壞,從而導致電場線從發射器輻射出來,例如平行線幾何形狀被“破壞”的兩線製系統。”

科學家發現,當壓電薄膜受到非對稱激發時,系統的對稱性同樣被破壞,從而導致電場的對稱性破壞,並產生電磁輻射。

正如麥克斯韋(Maxwell)一個多世紀前所預測的那樣,介電材料發出的電磁輻射是由於電子在附著於其上的金屬電極上的加速運動,以及電場的明顯對稱性破壞所致。

破壞對稱性以及加速電子

阿馬拉通加教授說:

“如果要使用這些材料來傳輸能量,則必須破壞對稱性並具有加速的電子-這是電磁理論難題的缺失部分。”

“我並不是在建議我們提出一些統一的大理論,但是這些結果將有助於理解電磁學和量子力學是如何交叉和結合的。它打開了一整套 吃角子老虎遊戲探索電競運彩分析的可能性。”

這一發現不僅將有助於我們每天使用的移動技術的發展,而且還將有助於開發人員拉霸英文的發展與實施 物聯網: 幾乎我們辦公室和家庭中的所有物品,從冰箱,恆溫器線上老虎機,將烤麵包機連接到Internet。

這些設備將需要數十億個設備,並且能夠在電子芯片上安裝微觀航空將是一個重要的里程碑。

可以使用諸如砷化鎵,氮化鎵和鈮酸鋰的材料將壓電材料製成薄膜形式。

基於砷化鎵的濾波器和放大器已經在市場上出售。這一新發現開闢了將天線與其他組件一起安裝到芯片上的新方法。

辛哈博士說:

“當您將其煮沸時,這實際上是一件非常簡單的事情。在了解這些設備的工作原理之後,我們實現了真正的應用突破。”

這項研究的部分資金由劍橋聯邦信託基金會和Wingate基金會,諾基亞研究中心,劍橋天使,劍橋大學企業家和英格蘭東部發展局資助。

引文: “顯式對稱破壞下的電磁輻射,” Dhiraj Sinha和Gehan A.J. Amaratunga。 體檢信 114,147701(2015)。