Výzkumníci z UAB se podíleli na vývoji přepínače, základního zařízení v telekomunikacích, schopného pracovat na velmi vysoké frekvenci s nižší spotřebou energie než konvenční technologie. Tato technologie má aplikace v nových masových komunikačních systémech 6G a je udržitelnější z hlediska spotřeby energie než současná zařízení. Studie byla nedávno publikována v časopise Nature Electronics.
Nezbytným prvkem pro řízení signálů v elektronických komunikačních zařízeních je přepínač, jehož funkcí je umožnit průchod elektrického signálu (stav ON) nebo jej blokovat (stav OFF). Nejrychlejší prvky, které se v současnosti používají k plnění této funkce, jsou na bázi křemíku (tzv. RF silicon-on-insulator MOSFET přepínače) a pracují se signály s frekvencemi desítek gigahertzů (GHz). Jsou však volatilní, tj. vyžadují konstantní zdroj energie pro udržení stavu ON. Pro zlepšení současných komunikačních systémů a uspokojení poptávky po stále rychlejších komunikacích, které budou zahrnovat Internet věcí (IoT) a popularizaci virtuální reality, je nutné zvýšit frekvenci signálů, se kterými jsou tyto prvky schopny pracovat, a zlepšit jejich výkon.
Mezinárodní spolupráce, na které se podíleli výzkumníci z Katedry telekomunikací a systémového inženýrství UAB, vyvinula přepínač, který je poprvé schopen pracovat na dvojnásobné provozní frekvenci než současná zařízení na bázi křemíku, s frekvenčním rozsahem až 120 GHz, a bez nutnosti aplikovat konstantní napětí. Nový přepínač využívá nevolatilní materiál nazvaný hBN (hexagonální nitrid boru), který umožňuje aktivovat jeho stav ON nebo OFF aplikací elektrického napěťového pulzu namísto konstantního signálu. Tímto způsobem lze dosáhnout velmi významných úspor energie.
„Náš výzkumný tým z Katedry telekomunikací a systémového inženýrství na UAB se podílel na návrhu zařízení a jejich experimentální charakterizaci v laboratoři,“ vysvětluje výzkumník Jordi Verdú. „Poprvé jsme byli schopni demonstrovat fungování přepínače založeného na hBN, nevolatilním materiálu, ve frekvenčním rozsahu až 120 GHz, což naznačuje možnost využití této technologie v nových masových komunikačních systémech 6G, kde bude vyžadováno velmi vysoké množství těchto prvků.“ Pro Verdúa je to „velmi důležitý příspěvek, nejen z hlediska výkonu zařízení, ale také směrem k mnohem udržitelnější technologii z hlediska spotřeby energie“.
Tato zařízení fungují díky vlastnosti memristance, změně elektrického odporu materiálu při aplikaci napětí. Dosud byly experimentálně vyvinuty velmi rychlé přepínače z memristorů (zařízení s memristancí) vytvořených z dvourozměrných sítí hexagonálního nitridu boru (hBN) spojených dohromady tak, aby tvořily povrch. S tímto uspořádáním mohla frekvence zařízení dosáhnout až 480 GHz, ale pouze po dobu 30 cyklů, tj. bez praktického využití. Nový návrh využívá stejný materiál, ale uspořádaný v superpozici vrstev (celkem mezi 12 a 18 vrstvami), které mohou pracovat na 260 GHz a s dostatečně vysokou stabilitou, aby mohly být implementovány v elektronických zařízeních.
Výzkum, nedávno publikovaný v časopise Nature Electronics, koordinovala Univerzita vědy a technologie krále Abdulláha (KAUST) v Saúdské Arábii, za účasti výzkumníků z Katedry telekomunikací a systémového inženýrství na UAB Jordiho Verdúa, Eloie Guerrera, Lluíse Acosty a Pedra de Paca, a také výzkumníků z Texaské univerzity v Austinu (USA), Národního institutu Tyndall a University College Cork (obě v Irsku).
Zdroj: uab.cat
Zdroj: NETGURU NETWORK NEWS
