Ett mineral som upptäcktes i Ryssland på 1830-talet, känt som en perovskit, har en nyckel till nästa steg inom ultrahöghastighetskommunikation och datoranvändning.

Forskare från University of Utahs avdelningar för el- och datorteknik samt fysik och astronomi har upptäckt att en speciell typ av perovskit, en kombination av en organisk och oorganisk förening som har samma struktur som det ursprungliga mineralet, kan lagras på en kiselskiva för att skapa en viktig komponent för framtidens kommunikationssystem. Det systemet skulle använda terahertz -spektrumet, nästa generations kommunikationsbandbredd som använder ljus istället för elektricitet för att skicka data, tillåter mobiltelefon- och internetanvändare att överföra information tusen gånger snabbare än idag.

Den nya forskningen, ledd av University of Utah professor i el- och datateknik Ajay Nahata och fysik och astronomi Distinguished Professor Valy Vardeny, publicerades i måndags, 6 nov i senaste upplagan av Naturkommunikation .

Terahertz-området är ett band mellan infrarött ljus och radiovågor och använder frekvenser som täcker området från 100 gigahertz till 10, 000 gigahertz (en typisk mobiltelefon fungerar på bara 2,4 gigahertz). Forskare studerar hur man använder dessa ljusfrekvenser för att överföra data på grund av dess enorma potential för att öka hastigheterna på enheter som internetmodem eller mobiltelefoner.

Nahata och Vardeny avslöjade en viktig del av det pusslet:Genom att lägga en speciell form av flerskiktsperovskit på en kiselskiva, de kan modulera terahertz -vågor som passerar genom den med en enkel halogenlampa. Att modulera amplituden för terahertz -strålning är viktigt eftersom det är hur data i ett sådant kommunikationssystem skulle överföras.

Tidigare försök att göra detta har vanligtvis krävt användning av en dyr, laser med hög effekt. Det som gör denna demonstration annorlunda är att det inte bara är lampeffekten som möjliggör denna modulering utan också den specifika färgen på ljuset. Följaktligen, de kan lägga olika perovskiter på samma kiselsubstrat, där varje region kunde styras av olika färger från lampan. Detta är inte lätt möjligt när man använder konventionella halvledare som kisel.

"Tänk på det som skillnaden mellan något som är binärt och något som har 10 steg, "Nahata förklarar vad den här nya strukturen kan göra." Kisel svarar bara på kraften i den optiska strålen men inte på färgen. Det ger dig fler möjligheter att faktiskt göra något, säg för informationsbehandling eller vad det nu kan vara."

Detta öppnar inte bara dörren för att förvandla terahertz-teknologier till verklighet – vilket resulterar i nästa generations kommunikationssystem och datorer som är tusen gånger snabbare – utan processen att lägga perovskiter på kisel är enkel och billig genom att använda en metod som kallas "spin" gjutning, "där materialet avsätts på kiselskivan genom att snurra skivan och låta centrifugalkraften sprida perovskiten jämnt.

Vardeny säger att det unika med den typ av perovskit de använder är att det är både ett oorganiskt material som sten men också organiskt som en plast, vilket gör det enkelt att avsätta på kisel samtidigt som det har de optiska egenskaper som krävs för att göra denna process möjlig.

"Det är en ojämnhet, "sa han." Vad vi kallar en "hybrid". "

Nahata säger att det förmodligen är minst ytterligare 10 år innan terahertz -teknik för kommunikation och datorer används i kommersiella produkter, men denna nya forskning är en viktig milstolpe för att nå dit.

"Denna grundläggande förmåga är ett viktigt steg mot att få ett fullvärdigt kommunikationssystem, "Säger Nahata." Om du vill gå från det du gör idag med ett modem och standard trådlös kommunikation, och sedan gå till tusen gånger snabbare, du kommer att behöva ändra tekniken dramatiskt. "