《科学家们创造了世界上最小和效率最高的声学放大器》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2023-01-05
  • 来自桑迪亚国家实验室的科学家们已经建造了他们所谓的世界上最小和效率最高的声学放大器。有趣的是,该团队利用了五十年前几乎被放弃的一个概念。研究人员发表的关于他们的突破的论文显示,该装置比早期版本的设计要有效十倍以上。

    大幅改进的声学放大器可能会在未来带来更小的无线技术。潜在用途的一个例子是智能手机,今天的智能手机都装有无线电,可以发送和接收数据和电话。在我们手中的智能手机内有各种类型的电子元件,包括有可能被制成更小、更好的声学装置的放大器。

    如果这些放大器被制依据学模式构建而不是电子形式,它们将使用声波而不是电子来处理无线电信号。科学家Lisa Hackett是团队成员之一,她说,声波设备本身就很紧凑,因为这些频率的声音的波长很小。该实验室开发的声波放大器是一个276兆赫的放大器,面积只有0.0008平方英寸,团队还展示了所说的通过声学使收音机变小的巨大且基本未开发的潜力。

    该团队说,为蜂窝设备放大需要的两千兆赫兹频率将使设备变得更小,尺寸可以进一步缩减到0.00003平方英寸,这样一来,放大器可以舒适地放在一粒食盐里面,在这个尺寸下,它比目前最先进的技术小十倍以上。

    更小的组件未来可以带来更小的智能手机和其它电子设备。除了放大器,该团队还创造了第一个声学循环器,这是负责分离传输和接收信号的另一个关键无线电元件。该项目的另一位科学家Matt Eichenfield说,该团队是第一个表明在声学领域实现通常在电子领域完成的功能是切实可行的。

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    • 液晶使新技术成为可能,如LCD屏幕,通过它们能够反射特定的颜色波长。 芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员开发了一种创新的方法来雕刻“水晶中的水晶”。这些新晶体可用于新一代显示技术或能耗极低的传感器。 因为这种晶体内的晶体可以反射某些波长的光,而其他晶体则不能,所以它们可以用于更好的显示技术。它们还可以通过温度、电压或添加的化学物质进行操作,这将使它们具有传感应用的价值。例如,温度的变化会导致颜色的变化。由于这种变化只需要轻微的温度变化或很小的电压,所以这些设备消耗的能量非常少。 积分技术 液晶的分子取向使得它们在许多显示技术的关键方面都很有用。它们还可以形成“蓝相晶体”,其中分子以高度规则的模式排列,反射可见光。 蓝相晶体具有液体和晶体的特性,这意味着它们能够流动和柔韧,同时表现出高度规则的特性,可以传输或反射可见光。与传统的液晶相比,它们还具有更好的光学性能和更快的响应时间,使它们成为光学技术的良好候选。 此外,与石英等传统晶体相比,蓝色相位晶体中负责反射光的特征被分隔得比较远。更大的特征尺寸使得设计它们之间的界面变得更容易,这在传统的晶体材料中是出了名的困难。这些界面很重要,因为它们为化学反应和机械转换提供了理想的场所,而且它们可以阻碍声音、能量或光的传输。 在晶体之间创建一个接口 为了设计一个蓝相晶体界面,科学家们开发了一种技术,这种技术依赖于液晶沉积表面的化学模式,从而提供了一种手段来操纵它们的分子方向。该方向然后被液晶本身放大,允许一个特定的蓝色相位晶体被雕刻在另一个蓝色相位晶体内。 这个过程是理论预测和实验的结果,最终得到了正确的设计,使他们能够在液晶中创造出特定的定制晶体形状——这是一个新的突破。 不仅如此,新雕刻的水晶可以被温度和电流控制,从一种蓝色相转变为另一种蓝色相,从而改变颜色。 “这意味着这种材料可以非常精确地改变它的光学特性,”论文的合著者胡安·德·帕布罗说。“我们现在有了一种可以对外部刺激做出反应并反射特定波长光线的材料,这是我们以前没有好的选择。” 用于显示技术,传感器 这种能力来操纵晶体在这样一个小规模还允许研究人员使用他们作为制造完美统一的模板结构在纳米尺度上,保罗•尼利(Paul Nealey)合著者说布雷迪w .杜德恒分子工程学教授和一个世界领先的专家模式的有机材料。 “我们已经在试验种植其他材料和光学设备,”Nealey说。“我们期待着用这种方法创造出更复杂的系统。”
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-07-11
    • 由南佛罗里达大学海洋科学学院领导的科学家们利用美国宇航局的卫星观测,发现了世界上最大的大型海藻带——大西洋马尾藻带。 他们证实,根据数值模拟,棕色大型藻类称为马尾藻(Sargassum)。2018年超过2000万吨的马尾藻漂浮在海洋表面,比200艘满载的航空母舰还重,从非洲西海岸延伸到墨西哥湾,其中一些对沿热带大西洋、加勒比海、墨西哥湾和佛罗里达东海岸的海岸线造成严重破坏。 研究小组还利用环境和野外数据表明,根据两种关键的养分输入,海藻带形成了季节性变化,这是由两种因素造成的:一种是人为的,一种是天然的。 在春季和夏季,亚马逊河流量增加了海洋养分,近年来,由于森林砍伐和化肥施用,亚马逊河里的营养物质含量上升。这些营养物质在春夏季随着亚马逊河灌入海洋,随后在冬季,西非海岸的上升流将营养物质从深水带到马尾藻生长的海洋表面,促进了马尾藻的生长。 南佛罗里达大学海洋科学学院的胡传民博士提到,由于野外数据和其他环境数据有限,这些是初步结论,还需要进一步证实;另一方面,基于过去20年数据,巨型海藻带有可能会成为一种新常态。 在开阔的海洋中,马尾藻提供了巨大的生态价值,是各种海洋动物的栖息地和避难所。马尾藻通过为海龟、螃蟹、鱼类和鸟类提供栖息地以及通过像其他植物一样的光合作用产生氧气来促进海洋健康。在这些漂浮的垫子周围,常常会出现鱼和海豚。但是这种海藻变得太多时,会使得某些海洋物种难以移动和呼吸。当它死亡并大量沉入海底时,会使珊瑚和海草窒息。在海滩上的腐烂的马尾藻会释放出硫化氢气体,闻起来像是臭鸡蛋,可能会对患有哮喘的人们带来健康挑战。 在2011年之前,海洋中的大部分马尾藻主要发现漂浮在墨西哥湾周围。然而,从2011开始,马尾藻种群开始在一些地方(如在大西洋中部)爆发,堵住了整条海岸线,并为当地环境和经济带来了新的困扰。一些国家(如巴巴多斯)去年启动全国紧急状态,因为这种曾经健康的海藻对当地旅游业产生了影响。 研究人员认为,马尾藻的爆发是因为森林砍伐和化肥使用的增加,从而导致的海水化学成分的变化,创造了适合马尾藻繁殖的环境。同时数据表明,森林砍伐和化肥使用的增加自2010年以来都有所增加。但是为什么海藻爆发临界点始于2011年,而不是2010年呢?原因是2009年亚马逊河流域出现了大暴雨,大雨引入淡水到海洋,降低了海水盐度。此外,2010年海面温度高于正常水平。马尾藻在2009年或2010年都没有爆发,因为这些条件不利于马尾藻的生长。 科学家预测,马尾藻的爆发将成为一种季节性的新常态,马尾藻每年从年初从大西洋中部开始爆发,4月至7月一边沿着北巴西洋流和北赤道洋流向西北延伸,一边沿着北赤道逆流往东向西非海岸蔓延,发展成为巨型大西洋马尾藻带,直到9到10月才逐渐消散。 总的来说,预测未来的海藻爆发依旧很困难,因为海藻爆发取决于很多难以预测的因素。还有很多东西需要了解,例如,马尾藻带是否以及如何影响渔业。科学家们也表示他们需要进行进一步的研究。 (编译 刁何煜) 图片源自网络