Per avanzare ulteriormente nei sistemi di comunicazione, aumentando sia la velocità che l’efficienza, gli ingegneri elettronici dovranno creare nuovi componenti altamente performanti, tra cui i risonatori elettromeccanici. I risonatori elettromeccanici sono componenti essenziali dei sistemi di comunicazione che possono essere utilizzati per generare potenti onde di frequenze specifiche o trasmettere selettivamente segnali di comunicazione a determinate frequenze.
Per accelerare ulteriormente le comunicazioni e aprire la strada alla prossima generazione di reti wireless (6G), i nuovi risonatori dovrebbero idealmente operare a frequenze sub-terahertz (ovvero a frequenze superiori a 100 GHz). In un recente articolo pubblicato su Nature Electronics, un team di ricercatori guidati dal Prof. Hong Tang presso la Yale University ha introdotto nuovi risonatori elettromeccanici che potrebbero operare a queste elevate frequenze.
“Il nostro studio si concentra sull’aumento delle frequenze operative dei risonatori elettromeccanici oltre i 100 GHz”, ha dichiarato Jiacheng Xie, il primo autore della ricerca. “La fondamenta dei sistemi di comunicazione moderni si basa sui progressi continui delle tecnologie dei risonatori, poiché gli oscillatori a frequenza più elevata portano a communication speeds più veloci. Con l’implementazione mondiale in corso delle tecnologie di comunicazione 5G, c’è una crescente domanda di risonatori a frequenze superiori per supportare gli sviluppi tecnologici emergenti”.
I risonatori elettromechacnici creati da Xie e suoi colleghi sono costituiti da un risonatore binario millimetrico posto sopra una trave sospesa di niobato di litio. Per sospenderla all’interno del dispositivo, i ricercatori hanno etched chimicamente il biossido di silicio sotto di essa, minimizzando la perdita di onde acustiche nello spazio circostante.
Per stimolare ed effettuare la misura delle risonanze meccaniche sub-terahertz, i ricercatori hanno utilizzato un risonatore binario millimetrico che aiuta la trasduzione elettromeccanica fornendo un migliore accoppiamento dell’impedenza sulla superficie. L’intuizione ha seguito la metafora del suono indotta da un violino.
Il team ha creato risonatori elettromeccanici che operano a frequenze superiori ai 100 GHz. Il loro lavoro potrebbe quindi avere importanti implicazioni per lo sviluppo dei sistemi di comunicazione 6G.
“Il nostro risultato potrebbe contribuire all’evoluzione dei sistemi di comunicazione del futuro, poiché la Federal Communications Commission (FCC) ha creato licenze sperimentali per l’uso di frequenze comprese tra 95 GHz e 3 THz”, ha detto Xie. “Inoltre, dal punto di vista della scienza e della tecnologia quantistiche, è vantaggioso portare i sistemi quantistici meccanici fuori dai criostati del milione di dollari. I risonatori sub-THz, con frequenze risonanti ultraninbue, sono significativamente più resilienti alle fluttuazioni termiche dei risonatori GHz e quindi possono raggiungere lo stato quantistico fondamentale a temperature Kelvin molto più accessibili”.
Il recente lavoro di Xie e dei suoi colleghi potrebbe presto informare lo sviluppo di altri risonatori elettromeccanici che operano a frequenze sub-terahertz. Nel frattempo, i ricercatori pianificano di sviluppare ulteriormente i loro dispositivi, mentre cercano anche di creare altri componenti altamente performanti per i futuri sistemi di comunicazione.
“Continueremo i nostri sforzi per sviluppare risonatori elettromeccanici con frequenze ancora più elevate”, ha aggiunto il professor Tang. “Inoltre, ci concentreremo sulla creazione di applicazioni che sfruttino le nostre tecnologie esistenti”.
In Other News Around the World: