«Неправильный» ферроэлектрик способен улучшить телекоммуникации

Американские и израильские учёные в статье для журнала Nature показали, что границы доменов (доменные стенки) ферроэлектрического материала можно использовать для широкополосной передачи микроволнового излучения. В перспективе это может позволить увеличить диапазон частот, применяемых для телекоммуникаций.

Это открытие стало неожиданностью. До сих пор лучшими тонкими материалами для передачи электромагнитных полей считали монокристаллические плёнки, не имеющие постоянных дипольных моментов, не говоря уже о стенках доменов.

Однако объединённая команда опрокинула сложившиеся представления, создав ферроэлектрик с высокой плотностью доменных стен, превосходящий монокристаллы как в качестве передачи, так и в возможностях настройки её характеристик. Учёные обнаружили, что доменные стенки в тонкой плёнке титаната бария стронция не поглощают или рассеивают микроволны, а усиливают их, резонируя подобно гитарным струнам.

«Даже самые качественные объемные монокристаллы без постоянных, переориентируемых диполей, несут более высокие потери на высоких частотах из-за помех, вызванных колебаниями атомов в решетке, — сообщил Джонатан Спанье (Jonathan Spanier), профессор материаловедения Дрексельского университета (штат Пенсильвания), руководивший этим исследованием. — Плёночные материалы с постоянными диполями образуют доменные стены с ещё большими потерями. Но плёнки, которые поддерживают обратимое движение доменных стенок и их колебательное поведение, неожиданно нарушают эту тенденцию и резонируют в широком диапазоне частот».

Настраиваемость, внутренне присущая этому материалу, не требует какой-либо внешней, электромеханической доработки, делая его перспективным для использования в коммуникационных устройствах.

По мере роста потребительского спроса на мобильную связь доступный беспроводной спектр переполняется, и возникает потребность в новых технологиях для создания адаптивных антенн, — отметил профессор Роберт Йорк (Robert York) из Калифорнийского университета в Санта-Барбара, соавтор статьи. — Потенциальным решением могут оказаться настраиваемые диэлектрические материалы".

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365