Avere cose come lo streaming ad altissima definizione a portata di mano sui nostri telefoni cellulari è qualcosa che abbiamo potuto godere solo grazie al 5G, la quinta generazione di comunicazioni mobili.
Ma supponiamo che le nostre vite quotidiane future includeranno Internet via satellite, realtà virtuale, veicoli autonomi e case intelligenti: avranno bisogno di una connettività ancora più veloce e di tecnologie in grado di elaborare enormi quantità di dati in modo estremamente rapido.
L’accelerazione delle comunicazioni wireless richiede segnali più rapidi, con l’elettronica che funziona a frequenze più elevate: il numero di oscillazioni al secondo o la velocità con cui un segnale può passare dal punto A al punto B.
Attualmente, i sistemi di comunicazione possono utilizzare segnali con velocità fino a decine di gigahertz (1 miliardo di oscillazioni al secondo), ma per le future comunicazioni 6G avranno bisogno di segnali veloci quanto un terahertz (1 trilione di oscillazioni al secondo).
Sfortunatamente, in questo momento i dispositivi elettronici come i transistor non possono funzionare a velocità così elevate, determinando quello che viene spesso definito “gap terahertz”. Questa limitazione potrebbe ostacolare il progresso delle tecnologie imminenti.
“Metadispositivi” elettronici
Il ricercatore iraniano Mohammad Samizahed Nikoo e il suo team dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hanno sviluppato un nuovo tipo di dispositivo in alternativa a transistor e diodi in grado di trasmettere velocità molto più elevate.
I dispositivi elettronici convenzionali funzionano in base al controllo degli elettroni: esiste un “cancello” che lascia andare gli elettroni o li costringe a fermarsi. Ma gli scienziati hanno escogitato un nuovo approccio all’elettronica che controlla la trasmissione elettromagnetica senza iniettare un singolo elettrone.
Hanno chiamato questo concetto un “metadispositivo elettronico” – perché può fare molto di più di un normale dispositivo. In effetti, mostra “straordinarie proprietà elettroniche”, afferma lo studio.
Utilizza un “tipo di interruttore completamente diverso, con un principio e un meccanismo di funzionamento distinti” rispetto ai transistor, ha detto Samizahed Nikoo a Euronews Next.
“Invece di fare affidamento sul movimento degli elettroni, gestiamo le interazioni elettromagnetiche per raggiungere velocità molto più elevate. Questo nuovo interruttore elettronico ci consente di controllare i segnali rapidi”, ha spiegato.
10 volte più veloce del 5G e forse anche più veloce di così
Samizahed Nikoo e il suo team sono riusciti a trasmettere dati a frequenze terahertz fino a 100 gigabit al secondo, che è già 10 volte più veloce del 5G e 100 volte più veloce del 4G.
“Queste velocità elevate ci consentono di trasferire rapidamente una notevole quantità di informazioni, soddisfacendo le esigenze delle telecomunicazioni 6G”, ha aggiunto.
Le loro scoperte, pubblicate questo mese in la rivista Naturasuggeriscono che tali metadispositivi elettronici potrebbero essere in grado di raggiungere velocità ancora più elevate e aprire la strada a connessioni wireless con velocità dei dati nell’ordine dei terabit al secondo (in migliaia di gigabit al secondo).
In altre parole, secondo il team, questi dispositivi non solo potrebbero gestire facilmente le velocità richieste per il 6G, ma potrebbero anche inaugurare la prossima generazione di comunicazioni ultraveloci.
Aziende come Huawei, Apple ed Ericsson stanno già lavorando allo sviluppo di nuovi materiali semiconduttori, diversi dal silicio, per rendere i transistor più efficienti per le telecomunicazioni 6G.
Samizadeh Nikoo ha affermato che il suo team, al contrario, ha sviluppato “un nuovo tipo di dispositivo elettronico che può essere costruito su qualsiasi tipo di semiconduttore”.
“Ciò significa che possiamo raggiungere velocità 6G concentrandoci sul silicio economico e, implementando il dispositivo su nuovi materiali semiconduttori, possiamo raggiungere velocità ancora più elevate per le future telecomunicazioni post-6G”.
“Un aspetto cruciale di questo nuovo dispositivo elettronico che lo rende praticabile è che può essere prodotto senza richiedere condizioni speciali utilizzando processi standard dell’industria dei semiconduttori”, ha aggiunto.
Samizadeh Nikoo ha affermato che lui e il suo team si aspettano che questo dispositivo venga utilizzato sia come circuito autonomo che integrato.
Ci sono timori persistenti che la corsa verso una connessione Internet sempre più veloce attraverso le reti 5G possa avere effetti dannosi sull’ambiente e sulla salute umana, e Samizadeh Nikoo ha affermato che la ricerca è in corso per garantire che la tecnologia sia sicura.
“Tuttavia, l’aspetto intrigante delle telecomunicazioni 6G è che le onde ad altissima frequenza impiegate, note come terahertz, non hanno la capacità di penetrare in profondità nel tessuto cutaneo”, ha affermato.
“Ciò significa che entrano nella superficie della pelle umana solo di circa 0,1 mm, riducendo così la probabilità di effetti negativi sugli organi interni o sui tessuti”.
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