Некоторые страны создают футуристические системы связи, использующие электромагнитные волны более высокой частоты для передачи большего объема данных с более высокой скоростью, но у них отсутствуют сетевые компоненты для обработки этой более высокой пропускной способности. Исследователь J. Гэри Иден доказал, что его новое устройство может быстро переключаться между функциями для выполнения разнообразных задач, необходимых для поддержки сети с несущими частотами более 100 гигагерц. Крошечная архитектура, скрытая внутри блоков сахарного кубика, описана в Applied Physics Reviews от AIP Publishing.
«Эта технология особенно интересна, потому что она генерирует несколько каналов, работающих одновременно на разных частотах. По сути, это позволяет вести несколько разговоров по одной и той же сети, что составляет основу высокоскоростной беспроводной связи », – пояснил Иден.
Плазма имеет решающее значение для быстрого переключения между функциями и частотами, но предыдущие плазменные электромагнитные кристаллы были слишком большими, чтобы работать на высоких частотах. Ключ заключается в создании структуры с расстоянием между плазменными и металлическими столбиками, равным длине волны манипулируемого излучения.
Длина волны электромагнитных волн укорачивается по мере увеличения частоты и полосы пропускания. Для реализации кристаллов с широкой полосой пропускания, работающих на частотах выше 100 ГГц, требуется компактная конструкция.
Команда Идена разработала 3D-печатный каркас, который служил негативом желаемой сети. Залили полимер и после схватывания образовались микрокапилляры 0.3 миллиметра в диаметре были заполнены плазмой, металлом или диэлектрическим газом.
Используя эту технику формования реплик, потребовалось почти пять лет, чтобы усовершенствовать размеры и расстояние между микрокапиллярами в решетчатой решетке, похожей на дрова.
«Сборка материала была чрезвычайно сложной», – сказал Иден, но в конечном итоге он и его команда смогли использовать свой материал для наблюдения резонанса в диапазоне частот от 100 до 300 ГГц, который Иден отметил как «огромный спектральный диапазон, в котором работать."
Группа показала, что быстрые изменения электромагнитных характеристик этих кристаллов, такие как переключение между отражающими и передающими сигналами, могут быть достигнуты простым включением или выключением нескольких плазменных столбов. Такая возможность показывает полезность такого динамичного и энергоэффективного устройства для связи.
Иден стремится еще больше оптимизировать производство и эффективность переключения этого нового устройства, но также хочет углубиться в другие приложения. Например, кристалл можно настроить так, чтобы он реагировал на резонансы определенных молекул, e.грамм., атмосферных загрязнителей и использоваться в качестве высокочувствительного детектора.