Le antenne realizzate con pellicole di nanotubi di carbonio sono efficienti quanto il rame per le applicazioni wireless, secondo i ricercatori della Brown School of Engineering della Rice University. sono anche più dure, più flessibile e sostanzialmente può essere dipinto sui dispositivi.

Il laboratorio Rice dell'ingegnere chimico e biomolecolare Matteo Pasquali ha testato antenne realizzate con film di nanotubi "sear-aligned". I ricercatori hanno scoperto che non solo i film conduttivi erano in grado di eguagliare le prestazioni dei film di rame comunemente usati, potrebbero anche essere resi più sottili per gestire meglio le frequenze più alte.

I risultati dettagliati in Lettere di fisica applicata anticipare il precedente lavoro del laboratorio sulle antenne basate su fibre di nanotubi di carbonio.

Le antenne allineate al taglio del laboratorio sono state testate presso la struttura del National Institute of Standards and Technology (NIST) a Boulder, Colorado, dell'autore principale Amram Bengio, che ha svolto la ricerca e scritto l'articolo mentre conseguiva il dottorato nel laboratorio di Pasquali. Da allora Bengio ha fondato un'azienda per sviluppare ulteriormente il materiale.

Alle frequenze target di 5, 10 e 14 gigahertz, le antenne reggevano facilmente le loro controparti metalliche, Egli ha detto. "Stavamo salendo a frequenze che oggi non sono nemmeno utilizzate nelle reti Wi-Fi e Bluetooth, ma sarà utilizzato nella prossima generazione di antenne 5G, " Egli ha detto.

Bengio ha notato che altri ricercatori hanno sostenuto che le antenne basate su nanotubi e le loro proprietà intrinseche hanno impedito loro di aderire alla "relazione classica tra efficienza della radiazione e frequenza, " ma gli esperimenti della Rice con pellicole più raffinate hanno dimostrato che si sbagliavano, consentendo i confronti uno a uno.

Per fare i film, il laboratorio di riso ha sciolto i nanotubi, la maggior parte di essi a parete singola e lunghi fino a 8 micron, in una soluzione a base di acido. Quando viene distribuito su una superficie, la forza di taglio prodotta spinge i nanotubi ad auto-allinearsi, un fenomeno che il laboratorio Pasquali ha applicato in altri studi.

Bengio ha affermato che sebbene la deposizione in fase gassosa sia ampiamente utilizzata come processo batch per la deposizione di tracce di metalli, il metodo di elaborazione in fase fluida si presta a soluzioni più scalabili, produzione continua di antenne.

Le pellicole di prova avevano le dimensioni di un vetrino, e tra 1 e 7 micron di spessore. I nanotubi sono tenuti insieme da forze di van der Waals fortemente attrattive, che conferisce al materiale proprietà meccaniche di gran lunga migliori di quelle del rame.

I ricercatori hanno affermato che le nuove antenne potrebbero essere adatte per le reti 5G ma anche per gli aerei, in particolare veicoli aerei senza equipaggio, per cui il peso è una considerazione; come portali di telemetria wireless per l'esplorazione di petrolio e gas a fondo pozzo; e per le future applicazioni "Internet delle cose".

"Ci sono limiti a causa della fisica di come un'onda elettromagnetica si propaga attraverso lo spazio, Bengio ha detto. "Non stiamo cambiando nulla in questo senso. Quello che stiamo cambiando è il fatto che il materiale con cui saranno realizzate tutte queste antenne è sostanzialmente più leggero, più forte e più resistente a una più ampia varietà di condizioni ambientali avverse rispetto al rame."

"Questo è un ottimo esempio di come la collaborazione con i laboratori nazionali allarghi notevolmente la portata dei gruppi universitari, "Ha detto Pasquali. "Non avremmo mai potuto fare questo lavoro senza il coinvolgimento intellettuale e le capacità sperimentali del team del NIST".