Nuova scoperta: dispositivo su scala nanometrica rivoluziona le comunicazioni wireless ad alta velocità

RomeGli ingegneri del Caltech hanno sviluppato un nuovo dispositivo metasuperficiale. Questo piccolo strumento è in grado di controllare e modificare la frequenza della luce. Potrebbe aprire la strada a canali di comunicazione wireless più veloci e con larghezza di banda superiore rispetto al Wi-Fi attuale.

Punti Chiave:

• Le metasuperfici sono sottilissimi strati ingegnerizzati in grado di manipolare la luce.
• Questi dispositivi sono capaci di dirigere la luce ottica per creare canali multipli a diverse frequenze.
• Questa nuova tecnologia utilizza un'antenna nanometrica elettricamente regolabile.
• Le potenziali applicazioni includono comunicazioni ad alta velocità e missioni spaziali.

Il Wi-Fi ha una larghezza di banda limitata perché utilizza frequenze radio. Al contrario, le frequenze ottiche offrono una larghezza di banda molto maggiore. Tuttavia, i metodi tradizionali faticano a gestire efficacemente la luce a queste frequenze elevate. Il dispositivo di Caltech risolve questo problema e funziona efficientemente a 1.530 nanometri, le stesse frequenze ottiche utilizzate nelle telecomunicazioni.

Le lenti delle fotocamere sono spesso ingombranti e pesanti. Le metasuperfici, invece, sono sottili e costituite da minuscole antenne. Queste antenne possono modificare il comportamento della luce, ad esempio deviandola o riflettendola.

I dispositivi metasuperficie precedenti non potevano essere modificati una volta costruiti. Questo nuovo dispositivo, invece, può essere regolato applicando diverse tensioni alle sue antenne, rendendolo così più versatile e adattabile.

Il dispositivo utilizza uno strato di ossido di indio-stagno sotto le antenne per essere flessibile. Regolando la tensione elettrica, cambia la densità degli elettroni in questo strato, modificando l'indice di rifrazione di ogni antenna. Di conseguenza, il dispositivo può dirigere la luce riflessa a diversi angoli e frequenze in tempo reale.

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Questa tecnologia permette a un laser di generare diverse nuove frequenze. Ciascuna di queste può essere utilizzata per comunicazioni veloci. La capacità di controllare la direzione e la frequenza della luce è chiamata caratteristica "spazio-temporale" di questa metasuperficie.

Le metasuperfici promettono numerose applicazioni affascinanti. Potrebbero migliorare l'imaging 3D nei LiDAR e potenziare la qualità delle comunicazioni wireless in luoghi affollati come le caffetterie. Inoltre, potrebbero rivelarsi utili per trasmettere grandi quantità di dati durante le missioni spaziali, poiché la luce può veicolare una quantità di informazioni maggiore rispetto alle onde radio.

Il team di ricerca, compreso dei dottorandi Prachi Thureja e Jared Sisler del gruppo di Atwater, ha pubblicato il loro lavoro su Nature Nanotechnology. Il loro studio è stato finanziato da enti come l'Air Force Office of Scientific Research e la DARPA.

L'obiettivo principale è realizzare una metasuperficie universale. Questo dispositivo genererebbe vari canali ottici, ciascuno trasportando dati diversi e inviano informazioni in direzioni differenti. Se realizzato, potrebbe rivoluzionare il nostro utilizzo delle comunicazioni wireless.

Istituti come il JPL collaborano con noi. Stanno esplorando l'uso delle frequenze ottiche per le missioni spaziali, dimostrando l'utilità di questa tecnologia.

I recenti sviluppi nelle metasuperfici aprono nuove prospettive entusiasmanti per la comunicazione wireless e il trasferimento di dati.