Учёные из Оксфордского университета и Университета Пенсильвании предложили технологию энергонезависимой перестройки частоты в приёмных и передающих узлах оборудования радиосвязи. Это сродни изобретению энергонезависимой флеш-памяти, только в радиотехнике. Предложенное решение позволит не только снизить потребление устройств связи, но также откроет путь к использованию материалов, меняющих свои механические свойства по электрическому сигналу.

Несколько лет назад авторы исследования, удостоенного публикации в одном из самых престижных изданий - Nature Communications, задумались о практическом применении управляемых и обратимых механических свойств материалов с изменением фазового состояния вещества. Такие материалы уже давно используются для производства памяти PRAM (или PCRAM). Ярким примером подобной памяти служит память Intel 3D XPoint и накопители Optane. Собственно, учёные взяли в работу материал из той же группы халькогенидов, который используется в 3D XPoint и других вариантах памяти PRAM.

Халькогениды под воздействием нагрева и после остывания способны менять свою атомарную структуру - становиться аморфными диэлектриками или проводимыми кристаллами. Это же свойство халькогенидов используется в перезаписываемых оптических CD, DVD и других дисках, только с опорой на оптику. Исследователи создали из халькогенида теллурида германия наноструны в частотных резонаторах, кратковременный нагрев которых менял их физические свойства.

Под воздействием коротких импульсов наноструны переходили из аморфного состояния в кристаллическое с множеством промежуточных состояний. Тем самым у них менялся модуль нормальной упругости (модуль Юнга). Следовательно, менялись также резонансные частоты. После перестройки для поддержания установленной резонансной частоты питание больше не требовалось, тогда как для всех современных реализаций подобных решений в приёмопередающих трактах радиоустройств питание необходимо всегда. Более того, перестройка атомарной структуры резонаторов происходит в 10-100 раз быстрее, чем в случае современных решений.

«Это исследование создаёт новую основу для использования функциональных материалов, фундаментальные механические свойства которых могут быть изменены с помощью электрического импульса. Это очень интересно, и мы надеемся, что это вдохновит на дальнейшую разработку новых материалов, оптимизированных для таких применений», - сказал один из ведущих авторов работы.