创新背景

在当今庞大的通信网络中，可靠地合成尽可能多的频率并从一个频率快速切换到另一个频率的能力对于无缝连接至关重要。

创新过程

牛津大学和宾夕法尼亚大学的研究人员制造了一种硫系玻璃(碲化锗)的振动纳米弦，可以像吉他弦一样在预定频率下共振。为了调整这些谐振器的频率，研究人员改变了材料的原子结构，从而改变了材料本身的机械刚度。这与现有的在纳米弦上施加机械应力的方法不同，这种方法类似于使用调弦杆为吉他调弦。这直接转化为更高的功耗，因为钉子不是永久性的，需要一个电压来保持张力。

通过改变这些玻璃中原子之间的结合方式，能够在几纳秒内改变杨氏模量。杨氏模量是衡量硬度的指标，它直接影响纳米弦振动的频率。宾夕法尼亚大学的Ritesh Agarwal教授参与了这项研究，他在2012年首次发现了一种改变新型纳米材料原子结构的独特机制。

这项研究创造了一种使用功能材料的新框架，这种材料的基本力学性能可以通过电脉冲改变。工程师们进一步估计，他们的方法可以比商业频率合成器高效一百万倍，同时提供快10-100倍的调谐速度。虽然提高循环率和读出技术是商业化的必要条件，但这些初步结果可能意味着未来使用更持久的电池获得更高的数据率。

创新价值

这种新方法可以比商业频率合成器高效一百万倍，同时提供快10-100倍的调谐速度，在当今庞大的通信网络中至关重要。

创新关键点

研究人员制造了一种硫系玻璃(碲化锗)的振动纳米弦，可以像吉他弦一样在预定频率下共振。为了调整这些谐振器的频率，研究人员改变了材料的原子结构，从而改变了材料本身的机械刚度。

创新主体

牛津大学（University of Oxford），简称“牛津”（Oxford），位于英国牛津，是一所公立研究型大学，采用传统学院制。是罗素大学集团成员，被誉为“金三角名校”和“G5”。牛津大学的具体建校时间已不可考，但有档案明确记载的最早的授课时间为1096年，之后在1167年因得到了英国王室的大力支持而快速发展。
宾夕法尼亚大学是美国第一所现代意义上的大学。 北美洲的第一所医学院，第一所商学院（ 沃顿商学院 ）以及第一个学生会组织都诞生于宾夕法尼亚大学，其金融专业和护理专业排名全美第一，教育学、经济学、医疗、历史学、法学、英语及商科其它众多专业皆排名全美前十，在艺术、人文、社会科学、建筑与工程教育上均处于世界领先地位。 

Innovative use of nanomaterials to develop power - free frequency tuners

Researchers at Oxford University and the University of Pennsylvania have made vibrating nanostrings of chionized glass (germanium telluride) that resonate at predetermined frequencies like guitar strings. To tune the frequencies of these resonators, the researchers changed the atomic structure of the material, and thus the mechanical stiffness of the material itself. This differs from existing methods of applying mechanical stress to nanostrings, which are similar to tuning a guitar using a tuning rod. This translates directly into higher power consumption because the nail is not permanent and requires a voltage to maintain tension.
By changing the way atoms bind to each other in these glasses, Young's modulus can be changed in a matter of nanoseconds. Young's modulus is a measure of hardness, which directly affects the vibration frequency of nanostring. Professor Ritesh Agarwal of the University of Pennsylvania, who was involved in the research, first identified a unique mechanism for altering the atomic structure of new nanomaterials in 2012.
This research creates a new framework for using functional materials whose fundamental mechanical properties can be altered by electrical pulses. The engineers further estimate that their method can be a million times more efficient than commercial frequency synthesizers, while providing tuning speeds 10 to 100 times faster. While improved cycle rates and readout technologies are necessary for commercialization, these preliminary results could mean higher data rates with longer-lasting batteries in the future.