Nieuwe methode maakt ultrasnelle communicatie mogelijk

Onderzoekers van de Ecole Polytechnique Fédérale (EPFL) in Lausanne hebben een nieuwe benadering van elektronica bedacht waarbij metastructuren op sub-golflengteschaal worden ontworpen. Dit zou de volgende generatie van ultrasnelle apparaten voor de uitwisseling van enorme hoeveelheden gegevens kunnen lanceren, met toepassingen in 6G-communicatie en daarna, aldus de instelling in een persbericht.

Tot nu toe was het vermogen om elektronische apparaten sneller te maken gebaseerd op een eenvoudig principe: het verkleinen van transistors en andere componenten. Maar deze aanpak bereikt zijn grens, aangezien de voordelen van het verkleinen worden gecompenseerd door nadelige effecten zoals weerstand en verminderd uitgangsvermogen.

Meerinformatie, kleinere apparaten

Elison Matioli van het Power and Wide-band-gap Electronics Research Lab (POWERlab) in EPFL’s School of Engineering legt uit dat verdere miniaturisatie daarom geen haalbare oplossing is voor betere elektronicaprestaties. “Er verschijnen nieuwe artikelen waarin steeds kleinere apparaten worden beschreven, maar in het geval van materialen op basis van galliumnitride zijn de beste apparaten in termen van frequentie al een paar jaar geleden gepubliceerd,” zegt hij.

“Daarna is er eigenlijk niets beters, want naarmate de apparaten kleiner worden, krijgen we te maken met fundamentele beperkingen. Dit geldt ongeacht het gebruikte materiaal.” Als antwoord op deze uitdaging bedachten Matioli en promovendus Mohammad Samizadeh Nikoo een nieuwe benadering van elektronica die deze beperkingen kan overwinnen en een nieuwe klasse terahertz-apparaten mogelijk kan maken.

In plaats van hun apparaat te verkleinen, herschikten zij het, met name door op subgolflengte afstanden metastructuren te etsen op een halfgeleider van galliumnitride en indiumgaliumnitride. Met deze metastructuren kunnen de elektrische velden in het apparaat worden geregeld, wat buitengewone eigenschappen oplevert die in de natuur niet voorkomen.

Fotonische filter maakt volgende generatie mobiele netwerk (6G) mogelijk

Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een nieuwe microgolf fotonisch filter ontwikkeld. Dit is een belangrijke doorbraak voor het gebruik van fotonische filters.

6G en verder

Zoals Samizadeh Nikoo uitlegt, is het moduleren van terahertzgolven cruciaal voor de toekomst van de telecommunicatie, aangezien de toenemende gegevensvereisten van technologieën zoals autonome voertuigen en 6G mobiele communicatie de grenzen van de huidige apparaten snel bereiken.

De in het POWERlab ontwikkelde elektronische metadevices zouden de basis kunnen vormen voor geïntegreerde terahertz-elektronica door de productie van compacte, hoogfrequente chips die nu al kunnen worden gebruikt in bijvoorbeeld smartphones.

“Deze nieuwe technologie zou de toekomst van ultra-high-speed communicatie kunnen veranderen, aangezien zij compatibel is met bestaande processen in de halfgeleiderproductie. We hebben datatransmissie aangetoond tot 100 gigabit per seconde bij terahertzfrequenties, wat al 10 keer hoger is dan wat we vandaag hebben met 5G,” zegt Samizadeh Nikoo.