Giải pháp chống nhiễu từ Đại học Tokyo thúc đẩy kỷ nguyên 6G

Đại học Tokyo và công ty Nippon Denko mới đây đã công bố nghiên cứu về việc phát triển thành công chất hấp thụ sóng điện từ có khả năng hấp thụ sóng trong dải tần từ 0,1 đến 1 terahertz (THz). Nghiên cứu được công bố trên trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces. Đây là phát hiện quan trọng cho nghành viễn thông khi hiện nay, thị trường chỉ có các chất hấp thụ cho sóng dưới 0,3 THz.

Lambda-trititanium-pentoxide (λ-Ti₃O₅). Nguồn: u-tokyo.ac.jp

Sóng terahertz được dự đoán sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ 6G. Theo các báo cáo gần đây, thử nghiệm với sóng terahertz đã đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 240 gigabit mỗi giây, nhanh hơn nhiều so với công nghệ hiện tại. Tuy nhiên, do tần số cao và bước sóng ngắn, sóng này dễ bị nhiễu điện từ, gây khó khăn cho việc đảm bảo chất lượng và độ ổn định của tín hiệu.

Phát triển công nghệ 6G: Xây dựng chiến lược và lộ trình

"Dải tần số này dự kiến sẽ được sử dụng cho nhiều ứng dụng bao gồm truyền thông không dây, hệ thống theo dõi sinh hiệu không tiếp xúc, hệ thống quét kiểm tra chất lượng bằng chụp cắt lớp và cảm biến an ninh để phát hiện vật liệu nguy hiểm", Giáo sư Shin-ichi Ohkoshi từ Đại học Tokyo cho biết.

Mô phỏng nghiên cứu. Nguồn: Pubs.acs.org

Trên thực tế, nếu bạn đang sử dụng mạng 5G, có lẽ bạn đã cảm nhận được sự khác biệt rõ ràng so với mạng 4G. Độ trễ thấp giúp giảm thời gian phản hồi, trong khi tốc độ tải xuống có thể đạt đến 20 gigabit mỗi giây (so với 0,1 gigabit mỗi giây của 4G) và khả năng xử lý dữ liệu cao hơn gấp 1.000 lần, mở ra cơ hội cho nhà thông minh và thành phố thông minh. Công nghệ 6G được kỳ vọng sẽ còn mang lại những tiến bộ vượt bậc hơn nữa.

Vật liệu mới được làm từ oxit kim loại dẫn điện lambda-trititanium-pentoxide (λ-Ti3O5), được bọc trong lớp phủ titanium dioxide (TiO2).

Ảnh chụp thiết lập thử nghiệm (Trái) và Biểu đồ nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD) của λ-Ti₃O₅@TiO₂ trước (màu xanh) và sau khi chiếu xạ bằng đèn Thủy ngân-Xenon (màu đỏ) (Phải). Nguồn: Pubs.acs.org

"Chiến lược của chúng tôi là kết hợp vật liệu dẫn điện với vật liệu cách điện. Khi sóng terahertz đi qua, điện trường xoay chiều của nó gây ra sự tán xạ dòng điện bên trong vật liệu dẫn điện, dẫn đến tiêu tán năng lượng điện từ. Sự tiêu tán này giúp ức chế các sóng không mong muốn, tạo ra tín hiệu rõ ràng", Giáo sư Ohkoshi giải thích.

Chất hấp thụ được sản xuất dưới dạng bột, có thể được biến thành màng siêu mỏng thông qua phương pháp đúc nén và sau đó được áp dụng lên bề mặt các thiết bị truyền sóng. Với độ dày chỉ 48 micromet (một sợi tóc người trung bình dày khoảng 100 micromet) và titan là nguyên tố phổ biến, vật liệu này có thể sản xuất hàng loạt với chi phí thấp và tích hợp vào cả thiết bị nhỏ gọn.

Giáo sư Ohkoshi cho biết, dải tần số cao trên 0,3 THz vẫn là lĩnh vực chưa được khám phá trong khoa học vật liệu và chúng tôi rất muốn đóng góp vào sự phát triển của nó. Bước tiếp theo là phát triển thêm chất hấp thụ terahertz và hướng tới ứng dụng thực tế, để chúng tôi có thể góp phần xây dựng nền tảng truyền thông không dây siêu nhanh, thân thiện với môi trường và bền vững hơn.

Đặc biệt, chất hấp thụ này còn kháng nhiệt, nước, ánh sáng và dung môi hữu cơ, nên có thể sử dụng trong môi trường ngoài trời và chịu được điều kiện khắc nghiệt, mở ra nhiều khả năng ứng dụng thực tế.