6G: Bez grafénu to nepôjde

ZDROJ | Vecteezy

Technológia 5G v jej aktuálnej prvotnej fáze je menší „zázrak“, než sme dúfali. Je to jednoducho „4G na steroidoch“. Používatelia sú mierne sklamaní hlavne z absencie nových služieb, ktoré boli pred zavedením 5G avizované. Po spustení prevádzky v pásmach mmWave však rýchlosti skokovo narastú a časom sa snáď dočkáme aj tých holografických 3D videokonferencií. Ďalšia generácia mobilnej komunikácie – 6G – však bude natoľko revolučná, že narazí na limity súčasnej elektroniky a obvodovej a anténnej techniky.

Pozrite siPrečo stále nemáme „zázračný“ grafén?

6G siete by sa mali objaviť okolo roku 2030 a spočiatku budú pracovať v pásmach niekoľkých stoviek GHz. Pre takéto extrémne frekvencie sa už vyvíjajú diódy a tranzistory, ale problémy nastanú pri plne rozvinutej 6G technológii. Tá má operovať v pásme 1 THz, čo zodpovedá vlnovej dĺžke 0,3 mm. Pre porovnanie, pre 5G sa požívajú milimetrové vlny v pásmach zhruba 24-40 GHz.

ZDROJ | Wikipedia

Nová správa britskej spoločnosti IDTechEx, ktorá hodnotí nové technológie a ich aplikácie, dospieva k jednoznačnému záveru – 6G komunikácia bude vyžadovať grafén. Grafén prinesie nové superkapacitory, preprogramovateľné inteligentné povrchy a zabudované plazmodické antény.

Reflexné inteligentné povrchy (Reflective Intelligent Surfaces, RIS) prinesú nielen vylepšenie a presmerovanie zväzkov elektromagnetických vĺn, ale zosilnia ich tak, že bude možné nabíjať smartfóny a ďalšie zariadenia bez externého napájania. To by už bolo „niečo“. Neumožnia to však terahertzové vlny (len) preto, že bude vo vzduchu viac energie, čoho sa obávajú už 5G konšpirátori.

Medzi kľúčové vlastnosti 6G technológie bude patriť špičková prenosová rýchlosť viac ako 100 Gbit/s, latencia pod 1 ms a zariadenia fungujúce bez napájania. Nikola Tesla by mal radosť.ZDROJ | NTT DoCoMo

Grafén je extrémne tepelne, aj elektricky vodivý a má 2D štruktúru, preto  grafénové tranzistory budú mať nízku spotrebu, malé rozmery a budú mať aj omnoho nižšie nároky na chladenie. To isté platí o grafénových superkapacitoroch, ktoré majú vysokú hustotu energie a dokážu sa v porovnaní s Li-ion batériami extrémne rýchlo nabíjať, aj vybíjať.

Grafén sa využije aj v nových širokopásmových plazmonických anténach pre pásmo THz. Tieto antény budú stokrát menšie ako tradičné kovové antény a dajú sa ľahko zabudovať do zariadení a systémov. Navyše ich frekvenčná odozva môže byť elektronicky preprogramovaná.

Pozrite siNový 3D grafén je desaťkrát pevnejší ako oceľ

Kým dnešné elektronické a optické technológie pracujú s konverziou mikrovlnných a vlnových signálov smerom nahor, alebo s konverziou optických signálov smerom nadol, signály THz je možné generovať priamo prostredníctvom hybridných grafénových zariadení.

Plazmón je kvázičastica, kvantum plazmovej oscilácie. Tak, ako sa svetlo (čo je optická oscilácia) skladá z fotónov, plazmová oscilácia sa skladá z plazmónov.

Plazmónový metamateriál využíva povrchové plazmóny na dosiahnutie určitých optických vlastností. Plazmatické kovové nanočastice vrátane zlata, striebra a platiny sú veľmi dobré pri absorpcii a rozptyle svetla. Zmenou veľkosti, tvaru a zloženia nanočastíc je možné vyladiť optickú odpoveď od ultrafialového žiarenia cez viditeľné až po blízke infračervené oblasti elektromagnetického spektra.

GrafénZDROJ | TelecomTV

V laboratóriách sa už objavujú experimentálne dynamicky riadené grafénové multifunkčné meta povrchy pre pásmo THz určené pre siete 6G, ale praktické aplikácie si vyžiadajú ešte veľa práce.

Pozrite siHuawei nasadí v špičkových smartfónoch grafénové chladiče

Tá však prinesie ovocie. Podľa IDTechEx otvoria 6G technológie trh s veľkosťou mnohých biliónov (áno, tisícok miliárd) dolárov.

Podľa iniciatívy Európskej komisie Future and Emerging Technologies (Budúce a rozvíjajúce sa technológie), ktorá má rozpočet vo výške 1 miliardy EUR a je vôbec najväčším výskumným projektom EÚ, bude grafén „vlajkovou loďou“ progresívnych technológií. Grafén má do roku 2030 priniesť do informačných technológií a elektroniky takú revolúciu, akú spôsobil v 60-tych rokoch 20. storočia kremík. A z tej ťažíme dodnes.

ZdrojTelecomTV

Komentáre k článku