Gli scienziati dell'Università dell'Illinois hanno creato blocchi delle dimensioni di una zolletta di zucchero di un materiale elettromagnetico con il potenziale per trasformare le reti di comunicazione.

Diversi paesi stanno costruendo sistemi di comunicazione futuristici che utilizzano onde elettromagnetiche a frequenza più elevata per trasferire più dati a velocità più elevate, ma non hanno componenti di rete per gestire queste larghezze di banda più elevate. Il ricercatore J. Gary Eden ha dimostrato che il suo nuovo dispositivo può cambiare rapidamente funzionalità per eseguire le varie attività necessarie per supportare una rete con frequenze portanti di oltre 100 gigahertz. La minuscola architettura nascosta all'interno dei blocchi di zolletta di zucchero è descritta in Recensioni di fisica applicata .

"Questa tecnologia è particolarmente interessante, perché genera più canali che operano contemporaneamente a frequenze diverse. Fondamentalmente, questo consente di effettuare più conversazioni sulla stessa rete, che è il cuore delle comunicazioni wireless ad alta velocità, " ha spiegato Eden.

Il plasma è fondamentale per passare rapidamente tra funzioni e frequenze, ma i precedenti cristalli elettromagnetici a base di plasma erano troppo grandi per funzionare ad alte frequenze. La chiave sta nel creare una struttura con una distanza tra il plasma e le colonne di metallo piccola quanto la lunghezza d'onda della radiazione manipolata.

La lunghezza d'onda delle onde elettromagnetiche si accorcia all'aumentare della frequenza e della larghezza di banda. Per realizzare cristalli di elevata larghezza di banda operanti a frequenze superiori a 100 GHz, è necessaria una progettazione su piccola scala.

Il team di Eden ha sviluppato un'impalcatura stampata in 3D, che serviva da negativo della rete desiderata. È stato versato un polimero e, una volta impostato, microcapillari di 0,3 millimetri di diametro sono stati riempiti di plasma, metallo o un gas dielettrico. Usando questa tecnica di stampaggio di repliche, ci sono voluti quasi cinque anni per perfezionare le dimensioni e le distanze dei microcapillari nel reticolo simile a una catasta di legna.

"L'assemblaggio del materiale è stato estremamente impegnativo, " disse Eden, ma alla fine, lui e il suo team sono stati in grado di utilizzare il loro materiale per osservare la risonanza che copre la regione di frequenza da 100 GHz a 300 GHz, che Eden ha notato come "un'enorme gamma spettrale su cui operare".

Il gruppo ha mostrato che rapidi cambiamenti nelle caratteristiche elettromagnetiche di questi cristalli, come il passaggio tra segnali riflettenti o trasmissivi, potrebbero essere ottenuti semplicemente accendendo o spegnendo alcune colonne di plasma. Tale capacità mostra l'utilità di un dispositivo così dinamico ed efficiente dal punto di vista energetico per le comunicazioni.

Eden è desiderosa di ottimizzare ulteriormente la fabbricazione e l'efficienza di commutazione di questo nuovo dispositivo, ma è anche entusiasta di approfondire altre applicazioni. Ad esempio, il cristallo potrebbe essere sintonizzato per rispondere alle risonanze di molecole specifiche, per esempio., inquinanti atmosferici, ed essere utilizzato come rivelatore altamente sensibile.