Новое понимание электромагнетизма позволит создавать «антенны на чипе»

Классическая теория не может объяснить, каким образом диэлектрики, не имеющие свободных электронов, излучают радиоволны. Тем не менее, диэлектрические резонаторы широко используются в качестве антенн, например, в мобильных телефонах.

Новые результаты, представленные в журнале Physical Review Letters, объясняют эту загадку, волнующую инженеров уже около 60 лет, и, одновременно, открывают возможность создания электромагнитных антенн, достаточно малогабаритных для интеграции в электронные микросхемы.

Авторы, исследователи из Кембриджа, предположили, что электромагнитные волны генерируются не только при ускорении электронов (классический механизм, открытый Максвеллом более столетия назад), но и при нарушении симметрии электрического поля.

Работая вместе с коллегами из Национальной Физической Лаборатории и кембриджской компании Antenova, университетские физики обнаружили, что при асимметричном возбуждении на определенной частоте тонкие пленки пьезоэлектрических материалов становятся не только эффективными резонаторами, но и излучателями, т.е. их можно использовать в качестве антенн.

«Если вы хотите использовать эти материалы для передачи энергии, нужно, наряду с ускорением электронов, нарушить симметрию: это и есть недостающий элемент загадки электромагнитной теории, — заявил профессор Гехан Амаратунга (Gehan Amaratunga). — Я не претендую на то, что мы создали некую великую единую теорию, но эти результаты помогут понять, как электромагнетизм и квантовая механика переплетаются и соотносятся между собой. И это открывает множество направлений для дальнейших исследований».

Вытекающая из этого открытия возможность снабдить микрочип встроенной антенной будет иметь важные последствия не только для сотовых телефонов, но и для миллиардов бытовых приборов и сенсоров, подключенных к Интернету Вещей.

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