英国玛丽女王大学科学家在26日出版的《科学进展》杂志上发表论文称，只需对材料内部结构进行原子尺度的细微调整，就能显著增强其对电信号的响应能力。这一突破有望催生新一代可按需变频的无线设备，让通信系统更加灵活、节能。
团队重点考察了名为钽酸锶的陶瓷材料。他们用尺寸更小的钙原子替换了材料中的部分原子，使晶体结构发生微小扭曲。尽管这些变化仅发生在原子尺度，却对材料行为产生了深远影响。
结果显示，这些原子尺度的扭曲，在通常不带电的材料内部催生出一个个微小的极性纳米簇。这些纳米簇能快速响应电场，从而按需调节材料性能。而且，实现这一效果所需的钙少得出奇——性能最优的材料仅含8%的钙，却展现出罕见的可调谐性、低能量损耗和宽频段内的稳定表现。
这一点至关重要。长期以来，科学家一直面临两难：易于调谐的材料往往能量损耗较高，或在高频下性能不佳。新进展一举突破了这一瓶颈，有望解决困扰可调谐电子器件数十年的难题。
团队将这种材料集成到原型天线和微波器件中，证明其工作频率可以通过电压或温度实时调控。
这一发现有望助推未来无线技术的发展，包括可重构天线、自适应通信网络和先进传感系统。同时，由于材料不含铅，它也为研发更环保的电子技术提供了新的可能。
除实际应用外，这项研究还为材料设计打开了新视角：通过精心设计晶体结构中的微小扭曲，科学家或许无需依赖复杂或昂贵的材料，便能创造出全新功能。
现代通信系统肩负的任务日益繁重，移动网络、卫星、雷达和各类连接设备都需要应对不断增长的数据和持续变化的运行环境。能实时调整自身性能的材料，将帮助这些系统变得更高效、更具适应力。最新进展表明，原子尺度的微小变化足以显著改写材料性能，这为更智能、更具适应性的通信技术开辟了新途径。
