在时间计量领域，研究人员最近开发出一款微型MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）时钟，其稳定性接近传统的原子钟（Atomic Clock），这个突破有望改变未来的时间同步技术。这款时钟的设计基于硅掺杂技术，经过八小时运行后，仅偏差102奈秒，显示出其在小型化和低功耗方面的优势。

这款MEMS时钟的核心是一片硅板，上面覆盖着压电薄膜，能够以其自然频率振动，周围的电子电路负责测量这些振动。内置的小型加热器能保持整个结构在最佳温度下运行，这样的设计使得振荡器、电子组件和加热器能协同工作，进而减少因环境变化引起的时间漂移。

密西根大学的MEMS工程师Roozbeh Tabrizian指出，这款时钟的振荡器在环境变化中表现出极高的稳定性，能够在-40°C到85°C的范围内几乎不变化。这个稳定性得益于硅的掺杂技术，通过添加杂质来稳定其机械性能，进而在温度变化时保持材料的弹性。

此外，这款时钟还具备自动温度传感和调整的功能，能够在环境变化时自动调整加热器和主要计时模式，这使得时钟在不同环境下都能保持稳定的时间计量。这些特性使得这款MEMS时钟成为首个在八小时内仅偏差102奈秒的时钟，若按比例放大到一周的运行，漂移量仅为2微秒，虽然不及高端实验室的原子钟，但已经接近小型化原子钟的稳定性。

这款MEMS时钟的体积和功耗优势显著，与传统的原子钟相比，这款新时钟的体积仅为其十分之一到1/20，且功耗大幅降低。这个技术的发展源于DARPA的一个项目，目标是制造一款能运行一周且偏差仅为1微秒的时钟，未来的应用前景广泛，尤其是在需要时间同步的现代技术中。

在极端环境下，如太空探索和水下任务，这款MEMS时钟有望成为小型且低功耗的替代品，解决目前技术在GPS信号不足时的时间计量问题。随着技术的进一步发展，这款时钟也可能在日常应用中发挥重要作用，特别是在未来需要快速数据传输的设备中。尽管面临来自SiTime等公司的竞争，Tabrizian对团队的能力充满信心，认为他们的解决方案在物理基础上具有优势，能提供更高的准确性。

（首图来源：Unsplash）