Skärmar kan vara större på smartphones nu, men nästan alla andra komponenter är utformade för att vara tunnare, plattare och tunnare än någonsin. Tekniken kräver en övergång från välformad, och skrymmande linser för utveckling av miniatyriserade, tvådimensionella metallenser. De kan se bättre ut, men fungerar de bättre?

Ett team av japanbaserade forskare säger ja, tack vare en lösning de publicerade den 7 juli i Tillämpad fysik Express .

Forskarna har tidigare utvecklat en meta-yta med låg reflektion-ett ultratunt gränssnitt som kan manipulera elektromagnetiska vågor-specifikt för att styra terahertz-vågor. Dessa vågor överlappar millimetervågor och infraröda vågor, och, medan de kan överföra en betydande mängd data, de försvagas lätt i atmosfären.

Tekniken kanske inte är lämplig för trådlös kommunikation över långa avstånd, men kan förbättra datautbyte på kort avstånd, till exempel internethastigheter för bostäder, sa pappersförfattaren Takehito Suzuki, docent vid Institute of Engineering vid Tokyo University of Agriculture and Technology. Enligt Suzuki, forskarna har tagit ett steg mot en sådan applikationsutveckling genom att använda sin metasyta för att skapa världens bästa ultrakorta metaller som kollimerar för att rikta in ett optiskt system med ett avstånd på endast en millimeter. Metallerna kan öka överförd effekt med tre vid fjärrfältet, där signalstyrkan vanligtvis försvagas.

"Terahertz platt optik baserad på vår ursprungligen utvecklade lågreflekterade metaytor med högt brytningsindex kan erbjuda attraktiva tvådimensionella optiska komponenter för manipulation av terahertzvågor, Sa Suzuki.

Utmaningen var om den kollimerande linsen, som omvandlar ungefär sfäriskt formade terahertzvågor till inriktade terahertzvågor, gjord med metasytan, kan monteras nära elektroniken - kallad en resonant tunneldiod - som sänder terahertzvågor vid rätt frekvens och i rätt riktning. Det minimala avståndet mellan dioden och metallerna är den nödvändiga ingrediensen i nuvarande och framtida elektroniska enheter, Sa Suzuki.

"Vi löste detta problem, "Sa Suzuki." Vi integrerade en tillverkad kollimering av metaller gjorda med vår ursprungliga metasyta med en resonant tunneldiod på ett millimeters avstånd. "Mätningar verifierar att de kollimerande metallerna som är integrerade med den resonanta tunneldioden ökar direktiteten till tre gånger så mycket som en enda resonans tunneldiod.

Forskarna ställde in sin enhet till 0,3 terahertz, ett band med en högre frekvens än det som används för trådlös 5G -kommunikation. Manipulationen av elektromagnetiska vågor med högre frekvens möjliggör överföring och nedladdning av stora mängder data i 6G trådlös kommunikation, enligt Suzuki.

"0.3 terahertz-bandet är en lovande kandidat för 6G som erbjuder avancerade cyberfysiska system, "Suzuki sa." Och våra presenterade kollimerande metaller kan helt enkelt integreras med olika terahertz kontinuerliga vågkällor för att påskynda tillväxten av den nya terahertzindustrin, till exempel 6G trådlös kommunikation. "