Para la comunicación inalámbrica, todos estamos atrapados en la misma carretera congestionada por el tráfico; es una sección del espectro electromagnético conocida como ondas de radio.

Los avances han hecho que la carretera sea más eficiente, pero los problemas de ancho de banda persisten a medida que proliferan los dispositivos inalámbricos y crece la demanda de datos. La solución puede estar cerca, área en su mayoría sin explotar del espectro electromagnético conocida como banda de terahercios.

"Para la comunicación inalámbrica, la banda de terahercios es como un carril rápido. Pero hay un problema:no hay rampas de entrada, "dice Josep Jornet, Doctor, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Buffalo.

Jornet es el investigador principal de un $ 624, 497 subvención de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU. Para ayudar a desarrollar una red de comunicación inalámbrica en la banda de terahercios. Los co-investigadores principales son Jonathan Bird, Doctor, profesor de ingeniería eléctrica, y Erik Einarsson, Doctor, profesor asistente de ingeniería eléctrica, ambos en la UB.

Su trabajo se centra en el desarrollo de radios extremadamente pequeñas, hechas de grafeno y materiales semiconductores, que permiten comunicación de alta velocidad.

En última instancia, la tecnología podría reducir el tiempo que lleva completar tareas complejas, como migrar los archivos de una computadora a otra, de horas a segundos. Otras aplicaciones potenciales incluyen nanosensores corporales implantables que monitorean a personas enfermas o en riesgo, y nanosensores colocados en puentes envejecidos, en vías fluviales contaminadas y otros lugares públicos para proporcionar transmisión de ultra alta definición.

Estos son ejemplos de la llamada Internet de las Nano-Cosas, una obra de teatro en el Internet de las cosas más común, en el que los objetos cotidianos se conectan a la nube a través de sensores, microprocesadores y otras tecnologías.

"Podremos crear mapas detallados y oportunos de lo que está sucediendo dentro de un sistema determinado. La tecnología tiene aplicaciones en el cuidado de la salud, agricultura, eficiencia energética:básicamente, cualquier cosa sobre la que desee obtener más datos, "Dice Jornet.

El potencial sin explotar de las ondas de Terahercios

Intercalado entre ondas de radio (parte del espectro electromagnético que incluye radio AM, radar y teléfonos inteligentes) y ondas de luz (controles remotos, cables de fibra óptica y más), el espectro de terahercios rara vez se utiliza en comparación.

Las radios basadas en grafeno podrían ayudar a superar un problema con las ondas de terahercios:no retienen su densidad de potencia en largas distancias. Es una idea que Jornet comenzó a estudiar en 2009 como estudiante de posgrado en Georgia Tech con Ian Akyildiz, Doctor, Profesor de la Cátedra Ken Byers de Telecomunicaciones.

El grafeno es una hoja bidimensional de carbono que, además de ser increíblemente fuerte, delgado y ligero, tiene propiedades electrónicas tentadoras. Por ejemplo, los electrones se mueven de 50 a 500 veces más rápido en el grafeno en comparación con el silicio.

En estudios anteriores, Los investigadores demostraron que las diminutas antenas de grafeno tienen entre 10 y 100 nanómetros de ancho y un micrómetro de largo. combinado con materiales semiconductores como el arseniuro de indio y galio, puede transmitir y recibir ondas de terahercios a velocidades inalámbricas superiores a un terabit por segundo.

Pero para que estas radios sean viables fuera del laboratorio, las antenas necesitan otros componentes electrónicos, como generadores y detectores que funcionan en el mismo entorno. Este es el trabajo en el que se centran Jornet y sus colegas.

Jornet dice que miles —quizá millones— de estas radios en matriz trabajando juntas podrían permitir que las ondas de terahercios viajen distancias mayores. Los nanosensores podrían incrustarse en objetos físicos, como muros y letreros en las calles, así como chips y otros componentes electrónicos, para crear una Internet de Nano-Cosas.

"Las posibilidades son ilimitadas, "dice Jornet.

Jornet es miembro de Signals, Grupo de investigación en Comunicaciones y Redes del departamento de ingeniería eléctrica de la UB, mientras que Bird y Einarsson trabajan en el grupo de investigación de electrónica de estado sólido del departamento.

El trabajo descrito anteriormente es un ejemplo de la estrategia del departamento para contratar miembros de la facultad con experiencia complementaria que impulsen la convergencia de áreas de investigación básica mientras desarrollan nuevas tecnologías y educan a los estudiantes.