燃！我国科学家研究出室温下高功率相干微波发射技术

日期： 2023-04-11

浏览次数: 447

来源：搜狐

在这个实验中，施加到微波腔（桃红色带）的电压（电池）导致光子（黄色）和电子自旋激发（紫色）相互作用，形成复合极化激元，进而产生类似激光的（相干）微波。

构建量子计算和通信系统的挑战之一是缺乏能够产生足够功率但不需要极端冷却的类激光微波源。

然而，一个研究小组在一项研究中已经证明了一种新的室温技术，可以制造来自激光的相干微波辐射。该设备利用磁性材料与电磁场的相互作用。研究人员预计，这项工作将产生微波源，这些微波源可以内置在未来量子器件中使用的芯片中。

为量子计算机存储量子位的设备通常需要微波信号来输入和检索数据，因此在微波频率下运行的激光器（微波激射器）和其他相干微波源可能非常有用。但是，尽管脉泽器是在激光之前发明的，但大多数脉泽器技术只能在超低温下工作。2018年的设计可在室温下工作，但不会产生太多功率。

中国科学院上海技术物理研究所的胡春明受到一种名为极化激子激光器的新型激光器的卓越性能的启发，考虑将该技术扩展到微波领域。这些设备利用光与激子的相互作用，激子是短寿命的电子空穴对。这种相互作用发生在光腔内，光波在该空间来回反射多次。该技术“改变了光学激光技术，我很好奇使用磁激发的类似方法是否可以帮助我们生产更好的微波源，”研究人员说。

经过七年的基础研究，他和他的同事们相信他们已经成功了。他们的方案使微波腔中的光子与磁性材料中的电子自旋相互作用。在磁场存在的情况下，这些自旋和光子一起产生称为磁振子极化激元的混合激发，进而产生相干微波。该技术使用不同于脉泽的概念来产生这种相干辐射。研究人员工作的一个重点是了解他们如何放大腔内的辐射，从而产生大量微波能量，同时仍然对频率和其他特性进行精确控制。

为了证明这种效果，研究人员使用了一种标准类型的微波腔，一种1.2毫米宽的复合玻璃材料带，将强场限制在其表面上方的区域。他们在这个表面上放置了一个直径1毫米的钇铁石榴石球体，这是一种磁性材料，并开启了静态磁场。球体中电子自旋的排列然后围绕磁场方向旋转。连接到条带上的晶体管提供了微波场的放大，但这些场也以研究人员精心安排的方式耗散能量。空腔中球体的存在引发了自旋和光子之间的相互作用，产生了磁振子极化子，研究人员能够通过测量他们引导到该区域的各种频率的微波的吸收来验证这一点。结果显示出明显的吸收特征，表明腔和磁振子的独立振荡模式结合在一起产生了极化激元。

然后，他们证明了这些极化子可以产生峰值频率为3.6 GHz、线宽仅为360 Hz的相干微波辐射。研究人员说，这种清晰的频率定义对于磁性系统来说是非凡的，其线宽比基于磁性技术的最佳替代微波源的线宽小1000倍。此外，磁振子-极化子器件的输出功率是2018年室温脉泽的10亿倍。研究人员还证明了将输入微波信号放大10000倍的能力，同时保持信号质量。研究人员说，这种放大功能的可能性“超出了我们的想象”。

麻省理工学院纳米级磁系统专家刘路桥说：“我对这里报道的美妙结果感到兴奋。磁振子极化子的使用开辟了许多新的可能性，令人惊讶的是，与许多现有的替代技术相比，它在产生微波方面取得了卓越的性能。”

上一篇：协会走访卧龙矿业（上海）有限公司下一篇：无石灰低碱清洁生产新工艺成功应用于高硫铅锌矿

Hot News / 相关推荐

低成本镧镍锰氧化物光电探测器，采用多层多伦比金属和 CuI 传输层，适用于环保应用

2026 - 10 - 22

点击次数: 5

来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...

可控合成及增强的光致变色性能：掺铒WO3纳米神经网络状结构

2026 - 10 - 21

点击次数: 18

来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...

Er掺杂BiOCl纳米片通过协同光催化记忆效应和Er掺杂实现优异的CO₂转化性能

2026 - 10 - 21

点击次数: 17

来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...

在 N 掺杂碳中工程 Co0–CoOx 界面位点，实现甲醇高效氧化碳酰化为二甲基碳酸酯

2026 - 10 - 20

点击次数: 37

来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...