Ett forskarlag från Osaka University har introducerat en ny terahertz-detektor som möjliggör extremt snabb trådlös datakommunikation och mycket känslig radar genom att använda ett frekvensområde som tidigare har varit mycket svårt att arbeta med. Deras tillvägagångssätt kombinerade känslig elektronik och en ny metod för att hantera höga frekvenser för att uppnå det länge eftersträvade målet att använda terahertzstrålning för att skicka och ta emot trådlös data. De rekordstora 30 gigabit per sekund i realtid felfria överföringar de fick kan leda vägen för nästa generations (6G) mobilnätsteknik.

Trådlös data är mycket efterfrågad. Mobiltelefoner behöver inte bara höga hastigheter för att streama videor på språng, men vissa människor som bor på landsbygden förlitar sig helt på trådlöst för sina bredbandsanslutningar i hemmet. Terahertz-strålning - elektromagnetiska vågor med frekvenser runt 10 ¹² cykler per sekund – har länge lockat både forskare och mobiltelefonföretag. Den höga frekvensen av terahertzstrålning skulle tillåta mer data att överföras per sekund, jämfört med den nuvarande standarden på cirka 800 MHz. Dock, en praktisk terahertz-mottagare har förblivit svårfångad, av två huvudsakliga skäl. Först, de elektromagnetiska svängningarna är alldeles för snabba för konventionell elektronik att hantera, och både terahertzoscillatorn och detektorn har dålig effektivitet. Andra, det termiska bruset från rumstemperaturdetektorn skymmer de mottagna signalerna ovan.

Nu, forskare vid Osaka University har uppfunnit en ny mottagare som inte bara övervinner dessa hinder, det satte också rekordet för den snabbaste felfria realtidsöverföringshastigheten hittills. De använde en speciell elektronisk komponent som kallas en resonans tunneldiod. I motsats till normal elektronik - för vilken strömmen alltid ökar vid högre spänningar - i en resonans tunneldiod, det finns en specifik "resonans" spänning som ger toppströmmen. Således, det finns ett område där strömmen faktiskt faller med ökande spänning. Detta olinjära beteende gör det möjligt för forskarna att synkronisera de snabbt mottagna terahertz-signalerna med en intern elektronisk oscillator i enheten, och separera sedan data från bärvågen. I slutet, känsligheten förstärktes med en faktor 10, 000. "Bland alla elektroniskt baserade system, vår uppnådde den högsta felfria trådlösa överföringsdatahastigheten, " säger första författaren Yousuke Nishida.

Mobiltelefontorn är inte de enda platserna du kan hitta terahertzstrålning i framtiden. "Denna teknik kan användas i ett brett spektrum av applikationer, förutom nästa generations 6G trådlös kommunikation. Dessa inkluderar spektroskopisk avkänning, oförstörande inspektion, och högupplöst radar, ", tillägger motsvarande författare Masayuki Fujita.