名古屋市立大學青柳忍副教授與日本同步輻射研究中心(JASRI)和廣島大學合作,在世界上首次闡明了晶體振盪器的振動機制。雖然晶體振盪器用於我們周圍的各種設備,例如手錶,但其工作原理並沒有得到很好的理解。

 石英是地球上豐富的由矽和氧組成的物質。除了用於配件外,還用於電子設備等各種場所。電子元件的一個重要特性是它發出頻率極其穩定的電信號,使其成為測量時間不可缺少的元件。儘管它被廣泛使用,但仍不清楚為什麼會產生這種穩定的信號。

 石英中的矽和氧原子分別帶正電和負電。人們認為,當對這種晶體施加電壓時,矽離子和氧離子會以相反的方向交替振動,從而產生電信號。然而,矽和氧之間的化學鍵很強,這種振動是否可能仍然是一個問題。為了解開這個謎團,有必要直接觀察原子的運動,但晶體的運動是如此之小,以至於用傳統的測量方法很難。該小組通過調整晶體的振動週期和施加電壓的周期,成功地放大了這種運動。同樣的道理,如果你經常按寺廟的鈴鐺,你只需一根手指就可以大搖大擺。這使得直接測量內部原子的運動成為可能。結果,很明顯原子不是交替振盪,而是振盪使得化學鍵的方向發生變化。

 晶體發出電信號的機制已被闡明,但據該小組稱,該原理有可能應用於將原子的動能有效地轉換為電能的技術。未來,我們將探索它是否能帶來創新的發電方式。

廣島大學

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名古屋市立大學

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