Los científicos de la Universidad de Illinois han creado bloques del tamaño de un terrón de azúcar de un material electromagnético con potencial para transformar las redes de comunicación.

Varios países están construyendo sistemas de comunicación futuristas que utilizan ondas electromagnéticas de mayor frecuencia para transferir más datos a velocidades más rápidas. pero han carecido de componentes de red para manejar estos anchos de banda más altos. El investigador J. Gary Eden demostró que su nuevo dispositivo puede cambiar rápidamente la funcionalidad para realizar las diversas tareas necesarias para admitir una red con frecuencias portadoras de más de 100 gigahercios. La arquitectura a escala minúscula oculta dentro de los bloques de terrones de azúcar se describe en Reseñas de física aplicada .

"Esta tecnología es particularmente interesante, porque genera múltiples canales que operan simultáneamente a diferentes frecuencias. Básicamente, esto permite que se produzcan varias conversaciones en la misma red, que es el corazón de las comunicaciones inalámbricas de alta velocidad, "explicó Eden.

El plasma es fundamental para cambiar rápidamente entre funciones y frecuencias, pero los cristales electromagnéticos basados ​​en plasma anteriores eran demasiado grandes para operar a altas frecuencias. La clave está en crear una estructura con un espacio entre las columnas de plasma y de metal tan pequeño como la longitud de onda de la radiación que se manipula.

La longitud de onda de las ondas electromagnéticas se acorta a medida que aumentan la frecuencia y el ancho de banda. Para realizar cristales de gran ancho de banda que operan a frecuencias superiores a 100 GHz, Se requiere un diseño a pequeña escala.

El equipo de Eden desarrolló un andamio impreso en 3-D, que sirvió como negativo de la red deseada. Se vertió un polímero y, una vez configurado, microcapilares de 0,3 milímetros de diámetro se llenaron de plasma, metal o un gas dieléctrico. Usando esta técnica de réplica de moldeo, Fueron necesarios casi cinco años para perfeccionar las dimensiones y la separación de los microcapilares en la celosía en forma de pila de madera.

"Ensamblar el material fue extremadamente exigente, "dijo Eden, pero eventualmente, él y su equipo pudieron usar su material para observar la resonancia que abarca la región de frecuencia de 100 GHz a 300 GHz, que Eden señaló como "un enorme rango espectral sobre el cual operar".

El grupo demostró que los cambios rápidos en las características electromagnéticas de estos cristales, como cambiar entre señales reflectantes o transmisoras, podrían lograrse simplemente encendiendo o apagando algunas columnas de plasma. Esta capacidad muestra la utilidad de un dispositivo de comunicaciones tan dinámico y energéticamente eficiente.

Eden desea optimizar aún más la eficiencia de fabricación y conmutación de este nuevo dispositivo, pero también está entusiasmada de profundizar en otras aplicaciones. Por ejemplo, el cristal podría ajustarse para responder a las resonancias de moléculas específicas, p.ej., contaminantes atmosféricos, y ser utilizado como detector de alta sensibilidad.