Xuất hiện công nghệ điều chỉnh tần số sóng radio bằng vật liệu nano, không cần năng lượng

Thứ Hai 28/08/2023
GVN360

Các nhà khoa học vừa mới mở ra một tương lai với tộc độ truyền tải dữ liệu siêu nhanh mà không ngốn quá nhiều điện năng nhờ ứng dụng vật liệu nano.

Các nhà khoa học đã tìm ra cách sử dụng vật liệu nano để tạo ra công nghệ điều chỉnh tần số sóng (frequency tuning) đầu tiên mà không cần dùng đến năng lượng, kể từ lúc sóng radio được phát minh. Bài báo cáo này được viết bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Oxford và Đại học Pennsylvania và xuất bản trên tạp chí Nature Communications (www.nature.com/articles/s41467-022-29117-7.pdf).

Việc làm cho tần số của máy phát (transmitter) và máy thu (receiver) trùng khớp với nhau là yếu tố thiết yếu trong công nghệ viễn thông. Hai tần số này sẽ trùng khớp với nhau khi máy phát và máy thu đều bắt cùng một kênh tần số. Trong mạng lưới thông tin liên lạc rộng khắp như ngày nay, khả năng tổng hợp nhiều tần số một cách đáng tin cậy (reliable) và chuyển từ tần số này sang tần số khác một cách nhanh chóng để tạo ra kết nối liền mạch là điều tối quan trọng.

vật liệu nano

Các nhà khoa học đã tìm được một cách khác để điều chỉnh tần số của máy cộng hưởng (resonator). Cách tiếp cận lần này khá là khác so với phương pháp thông thường là sử dụng ứng suất cơ học (mechanical stress) trên các dây nano (nanostring), tương tự như việc điều chỉnh đàn guitar bằng các chốt (peg). Tuy nhiên, cách làm như của guitar sẽ ngốn nhiều điện hơn cho cần điện áp để giữ lực căng.

Với cách của các nhà nghiên cứu thì họ đã sử dụng các dây nano dao động của một tấm kính chalcogenide cộng hưởng (resonate) ở các tần số được thiết lập sẵn. Tần số của những máy cộng hưởng này được tinh chỉnh bằng cách thay đổi cấu trúc phân tử của vật liệu, kết quả là độ cứng cơ học (mechanical stiffness) của vật kiểu sẽ thay đổi.

Ban đầu, dây nano sở hữu cấu trúc kết tinh (crystalline), nghĩa là nó có độ cứng cao. Hệ quả là nó sẽ tạo ra tần số cộng hưởng cao hơn. Cấu trúc kết tinh này sẽ được thay đổi bằng cách gửi một xung điện, biến cấu trúc của nó thành trạng thái vô định hình. Kết quả là độ cứng sẽ giảm, tạo ra tần số cộng hưởng thấp hơn. Bằng cách dùng một xung điện khác, cấu trúc phân tử có thể chuyển lại về trạng thái kết tinh ban đầu. Khi cấu trúc thay đổi sang trạng thái mới thì trạng thái đó có thể được giữ nguyên qua nhiều năm ở nhiệt độ phòng. Cơ bản thì điều này có nghĩa là chúng ta có thể điều chỉnh tần số mà không cần năng lượng.

Công nghệ này không chỉ không cần đến năng lượng mà nó còn có tốc độ rất nhanh. Một nhà khoa học cho biết chỉ số về độ cứng có thể được thay đổi chỉ trong vòng vài nano giây. Việc này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tần số mà dây nano sẽ rung.

Theo ước tính, cách này có thể mang đến hiệu suất (efficiency) cao gấp 1 triệu lần so với bộ tổng hợp tần số (frequency synthesizers) được bán rộng rãi trên thị trường; và nhanh hơn từ 10 đến 100 lần. Những kết quả đầu tiên này sẽ mở ra một tương lai với tộc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn mà không ngốn quá nhiều điện năng.

Tóm tắt ý chính:

Các nhà khoa học đã tìm được cách sử dụng vật liệu nano để tạo ra công nghệ điều chỉnh tần số sóng radio mà không cần đến năng lượng
Họ sử dụng các dây nano dao động của một tấm kính chalcogenide cộng hưởng ở các tần số được thiết lập sẵn
Việc này làm thay đổi cấu trúc vật liệu sang trạng thái mới, và trạng thái này có thể được giữ nguyên qua nhiều năm
Điều này có nghĩa là chúng ta có thể điều chỉnh tần số mà không cần năng lượng

Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:

Nguồn: MSPowerUser