Gli schermi potrebbero essere più grandi sugli smartphone ora, ma quasi tutti gli altri componenti sono progettati per essere più sottili, più piatto e più piccolo che mai. L'ingegneria richiede un passaggio da formoso, e ingombranti allo sviluppo di lenti miniaturizzate, metalli bidimensionali. Potrebbero avere un aspetto migliore, ma funzionano meglio?

Un team di ricercatori con sede in Giappone dice di sì, grazie a una soluzione che hanno pubblicato il 7 luglio in Fisica Applicata Express .

I ricercatori hanno precedentemente sviluppato una metasuperficie a bassa riflessione, un'interfaccia ultrasottile in grado di manipolare le onde elettromagnetiche, specificamente per controllare le onde terahertz. Queste onde si sovrappongono alle onde millimetriche e alle onde infrarosse, e, mentre possono trasmettere una quantità significativa di dati, si attenuano facilmente nell'atmosfera.

La tecnologia potrebbe non essere adatta per comunicazioni wireless a lungo raggio, ma potrebbe migliorare gli scambi di dati a corto raggio, come la velocità di Internet residenziale, ha detto l'autore della carta Takehito Suzuki, professore associato presso l'Istituto di Ingegneria dell'Università di Agricoltura e Tecnologia di Tokyo. Secondo Suzuki, i ricercatori hanno compiuto un passo avanti verso tali sviluppi applicativi utilizzando la loro metasuperficie per creare i migliori metalli ultracorti del mondo che collimano per allineare un sistema ottico con una distanza di solo un millimetro. Il metalens è in grado di aumentare la potenza trasmessa di tre nel campo lontano, dove la potenza del segnale in genere si indebolisce.

"L'ottica piatta terahertz basata sulla nostra metasuperficie a bassa riflessione originariamente sviluppata con un indice di rifrazione elevato può offrire interessanti componenti ottici bidimensionali per la manipolazione delle onde terahertz, " ha detto Suzuki.

La sfida era se la lente di collimazione, che converte onde terahertz di forma approssimativamente sferica in onde terahertz allineate, realizzato con la metasuperficie, potrebbe essere montato vicino all'elettronica, chiamata diodo tunnel risonante, che trasmette onde terahertz alla giusta frequenza e nella giusta direzione. La distanza minima tra il diodo e i metalli è l'ingrediente necessario negli attuali e futuri dispositivi elettronici, ha detto Suzuki.

"Abbiamo risolto questo problema, "Suzuki ha detto. "Abbiamo integrato un metallo collimatore fabbricato realizzato con la nostra metasuperficie originale con un diodo tunnel risonante a una distanza di un millimetro." Le misurazioni verificano che i metalli collimanti integrati con il diodo tunnel risonante aumentano la direttività a tre volte quella di un diodo tunnel risonante singolo.

I ricercatori hanno sintonizzato il loro dispositivo su 0,3 terahertz, una banda a frequenza maggiore rispetto a quella utilizzata per le comunicazioni wireless 5G. La manipolazione delle onde elettromagnetiche a frequenza più elevata consente il caricamento e il download di enormi quantità di dati nelle comunicazioni wireless 6G, secondo Suzuki.

"La banda da 0,3 terahertz è un candidato promettente per il 6G che offre sistemi cyber-fisici avanzati, "Suzuki ha detto. "E i nostri metalli collimanti presentati possono essere semplicemente integrati con varie sorgenti di onde continue di terahertz per accelerare la crescita dell'industria emergente di terahertz come le comunicazioni wireless 6G".