Istraživači EPFL-a su osmislili novi pristup elektronici koji uključuje inžinjerske metastrukture na skali ispod talasne dužine. Ovakav pristup mogao bi da pokrene sledeću generaciju ultra brzih uređaja za razmjenu ogromnih količina podataka, sa primjenama u komunikaciji 6G i više.
Do sada se mogućnost da se elektronski uređaji ubrzaju svodila na jednostvan princip: smanjivanje tranzistora i drugih komponenti. Ali, ovaj pristup je dostigao svoju granicu, pošto su prednosti skupljanja ravni štetnim efektima, kao što su otpor i smanjena izlazna snaga.
Elison Matioli iz laboratorije za istraživanje elektronske snage i širokog pojasa (POWERlab) u EPFL-ovoj školi inžinjeringa objašnjava da dalja minijaturizacija nije najbolje rješenje za bolje performanse elektronike. “Izlaze novi radovi koji opisuju sve manje i manje uređaje, napravljeni od galijum nitrida. Najbolji uređaji po učestalosti su već objavljeni prije nekoliko godina”, kaže on. “Posle toga, zaista nema ništa bolje, jer kako se veličina uređaja smanjuje, suočavamo se sa fundamentalnim ograničenjima. To je istina, bez obzira na materijal koji se koristi”.
Kao odgovor na ovaj izazov, Matioli i doktor filozofije Mohamed Samizadeh Niko osmislili su novi pristup elektronici koji bi mogao da prevaziđe ova ograničenja i omogući novu klasu terahercnih uređaja.
Umjesto da smanje svoj uređaji, oni su ga preuredili urezivanjem uzoraka kontakata zvanih metastrukture na rastojanjima ispod talasne dužine na poluprovodniku napravljenom od galijum nitrida i indijum galijum nitrida. Ove metastrukture omogućavaju da se kontrolišu električna polja unutar uređaja, dajući izvanredna svojstva kojih nema u prirodi. Najvažnije je da uređaj može da radi na elektromagnetnim frekvencijama u terahercnom opsegu (između 0,3 i 30 THz) – značajno brže od talasa gigaherca koji se koriste u današnjoj elektronici. Prema tome mogu da prenose mnogo veće količine informacija za dati signal ili period, što im daje veliki potencijal za aplikacije u komunikaciji 6G i više.
Rekordno visoke frekvencije, rekordno male otpornosti
Pošto što su frekvencije reda teraherca previše brze za trenutnu elektroniku, a prespore za primjene u optici, ovaj opseg se često naziva “terahercni jaz”. Korišćenje metastrukture ispod talasne dužine za modulaciju terahercnih talasa je tehnika koja dolazi iz svijeta optike. POWERlab-ov metod omogućava neviđen stepen elektronske kontrole, za razliku od optičkog pristupa sijanju spoljnjeg snopa svjetlosti na postojeći obrazac.
Dok najnapredniji uređaji na tržištu danas mogu dostići frekvencije do 2 THz, POWERlab-ovi metauređaji mogu dostići 20 THz. Slično tome, današnji uređaji koji rade blizu terahercnog opsega imaju tedenciju da se pokvare na naponima ispod 2 volta, dok metauređaji mogu da podrže preko 20 volti.
Izvor: techexplore.com
Članak objavljen u okviru aktivnosti projekta “Od ideje do proizvoda”, koji je podržalo Ministarstvo nauke i tehnološkog razvoja Crne Gore. V