Kommunikationsenhed tilbyder et stort båndbreddepotentiale

Forskere ved University of Illinois har skabt blokke af sukkerterning af et elektromagnetisk materiale med potentiale til at transformere kommunikationsnetværk.

Flere lande bygger futuristiske kommunikationssystemer ved hjælp af elektromagnetiske bølger med højere frekvens til at overføre flere data med hurtigere hastigheder, men de har manglet netværkskomponenter til at håndtere disse højere båndbredder. Forsker J. Gary Eden beviste, at hans nye enhed hurtigt kan skifte funktionalitet til at udføre de forskellige opgaver, der er nødvendige for at understøtte et netværk med transportfrekvenser på over 100 gigahertz. Den minimalskala arkitektur, der er skjult i sukkerblokkene, er beskrevet i Anvendt fysik anmeldelser .

"Denne teknologi er særlig interessant, fordi den genererer flere kanaler, der fungerer samtidigt på forskellige frekvenser. I bund og grund, dette tillader flere samtaler at finde sted over det samme netværk, som er hjertet i højhastigheds trådløs kommunikation, "forklarede Eden.

Plasma er afgørende for hurtigt at skifte mellem funktioner og frekvenser, men tidligere plasma-baserede elektromagnetiske krystaller var alt for store til at fungere ved høje frekvenser. Nøglen ligger i at skabe en struktur med afstand mellem plasma- og metalsøjlerne så små som bølgelængden af ​​stråling, der manipuleres.

Bølgelængden af ​​elektromagnetiske bølger forkortes, når frekvensen og båndbredden stiger. For at realisere krystaller med høj båndbredde, der opererer ved frekvenser over 100 GHz, et lille design er påkrævet.

Edens team udviklede et 3D-trykt stillads, som fungerede som en negativ for det ønskede netværk. En polymer blev hældt i, og en gang indstillet, mikrokapillærer 0,3 millimeter i diameter blev fyldt med plasma, metal eller en dielektrisk gas. Ved hjælp af denne kopistøbningsteknik, det tog næsten fem år at perfektionere dimensionerne og mellemrummene på mikrokapillarerne i det træpilagtige gitter.

"Samlingen af ​​materialet var ekstremt krævende, sagde Eden, men til sidst, han og hans team var i stand til at bruge deres materiale til at observere resonans i frekvensområdet 100 GHz til 300 GHz, som Eden bemærkede som "et enormt spektralområde at operere over."

Gruppen viste, at hurtige ændringer i disse krystallers elektromagnetiske karakteristika - såsom skift mellem reflekterende eller transmitterende signaler - kunne opnås ved blot at tænde eller slukke for et par plasmakolonner. En sådan kapacitet viser nytten af ​​en sådan dynamisk og energieffektiv enhed til kommunikation.

Eden er ivrig efter at optimere fremstillingen og skifteeffektiviteten yderligere af denne nye enhed, men er også begejstret for at komme nærmere ind på andre applikationer. For eksempel, krystallen kunne indstilles til at reagere på resonanserne af specifikke molekyler, f.eks., atmosfæriske forurenende stoffer, og bruges som en meget følsom detektor.