Ricercatori sviluppano interruttore per rivoluzionare le comunicazioni 6G con alta frequenza e basso consumo
Ricercatori dell’Università Autonoma di Barcellona (UAB) hanno sviluppato un interruttore rivoluzionario per le comunicazioni 6G che raddoppia la performance raggiungendo i 120 GHz e riduce il consumo energetico , promettendo una maggiore efficienza e sostenibilità nel settore delle telecomunicazioni.
Il dispositivo, un interruttore per telecomunicazioni, offre il doppio delle prestazioni rispetto ai dispositivi esistenti e funziona a frequenze estremamente elevate, consumando meno energia rispetto alle tecnologie tradizionali. Questa innovazione è adatta per i futuri sistemi di comunicazione 6G e mira a una maggiore sostenibilità attraverso la riduzione del consumo energetico. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Electronics.
L’ interruttore è un elemento essenziale per controllare i segnali nei dispositivi di comunicazione elettronica, permettendo al segnale elettrico di passare (stato ON) o di essere bloccato (stato OFF). Gli elementi più veloci attualmente utilizzati per questa funzione sono basati su silicio (gli interruttori MOSFET RF silicon-on-insulator) e operano con segnali a decine di gigahertz (GHz).
Tuttavia, questi sono volatili, ovvero richiedono una fonte di alimentazione costante per mantenere lo stato ON. Per migliorare i sistemi di comunicazione attuali e soddisfare la domanda di comunicazioni sempre più veloci, che coinvolgeranno l’Internet delle Cose (IoT) e la popolarizzazione della realtà virtuale, è necessario aumentare la frequenza dei segnali con cui questi elementi possono agire e migliorarne le prestazioni.
In una collaborazione internazionale, i ricercatori del Dipartimento di Ingegneria delle Telecomunicazioni e dei Sistemi dell’UAB hanno sviluppato un interruttore che, per la prima volta, è in grado di operare a una frequenza doppia rispetto ai dispositivi basati su silicio attuali, raggiungendo una gamma di frequenze fino a 120 GHz , senza la necessità di applicare una tensione costante.
Il nuovo interruttore utilizza un materiale non volatile , chiamato hBN (Nitruro di Boro Esagonale) , che consente di attivare il suo stato ON o OFF applicando un impulso di tensione elettrica anziché un segnale costante. In questo modo, i risparmi energetici ottenibili sono molto significativi.
Il team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria delle Telecomunicazioni e dei Sistemi dell’UAB, incluso il ricercatore Jordi Verdú, è stato coinvolto nella progettazione dei dispositivi e nella loro caratterizzazione sperimentale in laboratorio. Verdú ha evidenziato l’importanza di questa innovazione non solo dal punto di vista delle prestazioni del dispositivo, ma anche per il passo avanti verso una tecnologia molto più sostenibile in termini di consumo energetico.
Questi dispositivi funzionano grazie alla proprietà della memristanza , ovvero il cambiamento della resistenza elettrica di un materiale quando viene applicata una tensione. Fino ad ora, interruttori molto veloci erano stati sviluppati sperimentalmente da memristori creati con reti bidimensionali di hBN legate insieme per formare una superficie. Con questa disposizione, la frequenza del dispositivo poteva raggiungere fino a 480 GHz, ma solo per 30 cicli, senza quindi applicazioni pratiche. La nuova proposta utilizza lo stesso materiale ma disposto in una sovrapposizione di strati (tra 12 e 18 strati in totale) che possono operare a 260 GHz e con una stabilità sufficientemente alta di circa 2000 cicli per essere implementati in dispositivi elettronici.
Il riferimento di questa ricerca è stato pubblicato su Nature Electronics, con il coordinamento della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita e il coinvolimento di ricercatori dell’UAB e di altre istituzioni internazionali.