新技术或许会带来更小、更强大的无线设备

一种新型的合成材料可能会引领无线技术的下一个革命，使得设备变得更小、需要更少的信号强度和使用更少的功率。这些进步的关键在于声子学，它类似于光子学，都利用了类似的物理定律，并提供了推动技术发展的新途径。研究人员已经取得了重大突破，通过将高度专业化的半导体材料与通常不会一同使用的压电材料结合起来，实现了声子之间的巨大非线性相互作用。这为制造智能手机等无线设备提供了新的可能性，使其更小、更高效、更强大。

目前，手机内部有大约30个滤波器，其唯一作用是将无线电波转换成声波并进行反向转换。然而，由于这些滤波器不能采用硅等其他重要芯片所采用的材料，因此设备的尺寸比必要的要大得多，同时，在无线电波和声波之间来回转换也会导致性能的降低。正常情况下，声子表现出完全线性的特性，意味着它们不会相互作用。然而，通过合成材料，研究团队展示了一种“巨型声子非线性”，这使得声子之间的相互作用比任何传统材料中的都要强烈得多。通过这种新型的声子学材料，研究人员还证明了一个声子束能够改变另一个声子束的频率，并且显示出声子可以以迄今为止只有晶体管电子器件才能实现的方式进行操控。他们已经成功制造出包括放大器、开关等声学器件，并通过最新的研究论文，他们证明了可以制造出无线电频率前端处理器的所有组件，而无需使用晶体管电子元件，这为智能手机等通信设备的缩小提供了可能性。

研究团队通过将高度专业化的材料组合到微电子尺寸的器件中，并通过这些器件发送声学波，取得了原理验证。具体来说，他们采用了一块带有薄层锂铌酸锂的硅片，加入了含铟镓砷化物的超薄层（少于100个原子厚）半导体。通过这种设置，系统中传播的声学波会在材料中以非线性的方式行为，这种效应可以用来改变频率和编码信息。通过添加铟镓砷化物半导体，Eichenfield的团队创造了一个环境，其中通过材料中的声学波影响铟镓砷化物薄膜的电荷分布，从而导致声学波以特定的方式混合，从而可控制系统的各种应用。

这项新技术可能打开了比当前设备更强大的电子设备之门，作者表示。未来可能会出现几乎不占空间、信号覆盖范围更广、电池续航时间更长的通信设备。