Συσκευή επικοινωνιών προσφέρει τεράστιο δυναμικό εύρους ζώνης

Συσκευή επικοινωνιών προσφέρει τεράστιο δυναμικό εύρους ζώνης

Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Ιλλινόι δημιούργησαν μπλοκ από ένα ηλεκτρομαγνητικό υλικό σε μέγεθος κύβου ζάχαρης το οποίο μπορεί να φέρει επανάσταση στα δίκτυα επικοινωνίας.

Αρκετές χώρες κατασκευάζουν φουτουριστικά συστήματα επικοινωνίας χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλότερης συχνότητας για να μεταφέρουν περισσότερα δεδομένα με ταχύτερους ρυθμούς, αλλά δεν διαθέτουν στοιχεία δικτύου για να χειριστούν αυτά τα υψηλότερα εύρη ζώνης. Ο ερευνητής J. Gary Eden απέδειξε ότι η νέα του συσκευή μπορεί να αλλάξει γρήγορα τη λειτουργικότητα της για να εκτελέσει τις ποικίλες εργασίες που απαιτούνται για να υποστηρίξει ένα δίκτυο με συχνότητες φορέα άνω των 100 gigahertz. Η μικροσκοπική αρχιτεκτονική που κρύβεται μέσα στα μπλοκ περιγράφεται στο Applied Physics Reviews.

"Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, επειδή παράγει πολλαπλά κανάλια που λειτουργούν ταυτόχρονα σε διαφορετικές συχνότητες. Βασικά, αυτό επιτρέπει πολλαπλές συνομιλίες να πραγματοποιούνται στο ίδιο δίκτυο, γεγονός το οποίο είναι η καρδιά των ασύρματων επικοινωνιών υψηλής ταχύτητας", εξήγησε ο Eden.

Το πλάσμα είναι κρίσιμο για την ταχεία εναλλαγή μεταξύ λειτουργιών και συχνοτήτων, αλλά οι προηγούμενοι ηλεκτρομαγνητικοί κρύσταλλοι με βάση το πλάσμα ήταν πολύ μεγάλοι για να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες. Το κλειδί έγκειται στη δημιουργία μιας δομής με απόσταση μεταξύ του πλάσματος και των μεταλλικών στηλών τόσο μικρό όσο το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που χειρίζεται.

Το μήκος κύματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μειώνεται καθώς η συχνότητα και το εύρος ζώνης αυξάνονται. Για να υλοποιηθούν κρύσταλλοι υψηλού εύρους ζώνης που λειτουργούν σε συχνότητες άνω των 100 GHz απαιτείται σχεδιασμός μικροσκοπικής κλίμακας.

Η ομάδα του Eden ανέπτυξε ένα 3-D ικρίωμα, το οποίο χρησίμευσε ως αρνητικό του επιθυμητού δικτύου. Ένα πολυμερές χύθηκε και, μόλις τοποθετήθηκε, μικροτριχοειδή με διάμετρο 0,3 χιλιοστόμετρα πληρώθηκαν με πλάσμα, μέταλλο ή διηλεκτρικό αέριο. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική χύτευσης με αντιγραφή, χρειάστηκαν σχεδόν πέντε χρόνια για να τελειοποιήσουν τις διαστάσεις και τις αποστάσεις των τριχοειδών στο πλέγμα που θυμίζει στοίβα με ξύλα.

"Η συναρμολόγηση του υλικού ήταν εξαιρετικά απαιτητική", δήλωσε ο Eden, αλλά τελικά ο ίδιος και η ομάδα του ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσουν το υλικό τους για να παρατηρήσουν συντονισμό που εκτείνεται από την περιοχή συχνότητας των 100 GHz έως 300 GHz, την οποία ο Eden σημείωσε ως «ένα τεράστιο φασματικό εύρος λειτουργείας."

Η ομάδα έδειξε ότι οι γρήγορες αλλαγές στα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά αυτών των κρυστάλλων - όπως η εναλλαγή μεταξύ σημάτων ανακλάσεως ή μετάδοσης - θα μπορούσαν να επιτευχθούν με απλή ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση μερικών στηλών πλάσματος. Μια τέτοια δυνατότητα δείχνει τη χρησιμότητα μιας τέτοιας δυναμικής και ενεργειακά αποδοτικής συσκευής επικοινωνιών.

Ο Eden επιθυμεί να βελτιστοποιήσει περαιτέρω την απόδοση της κατασκευής και της ικανότητας εναλλαγής αυτής της νέας συσκευής, αλλά είναι επίσης ενθουσιασμένος για να εξερευνήσει άλλες εφαρμογές. Για παράδειγμα, ο κρύσταλλος θα μπορούσε να ρυθμιστεί ώστε να ανταποκρίνεται στους συντονισμούς συγκεκριμένων μορίων, π.χ. ατμοσφαιρικών ρύπων και να χρησιμοποιείται ως ένας πολύ ευαίσθητος ανιχνευτής.

Photo Gallery

Πηγή: https://phys.org

Share this Post:

ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΗ

Σχόλια