Suprajohtava niobium-aaltoputki19.10.2023 Taku Nakajima ja Kazuji Suzuki Nagoyan yliopistosta loivat yhdessä yhteistyökumppaneidensa kanssa niobiumista valmistetun aaltoputken, joka nopeuttaa B5G/6G-signaalien siirtymistä. Vaikka tällä hetkellä käytetyt metalliset siirtolinjat pystyvät käsittelemään B5G/6G:tä, tutkimus on keskittynyt suprajohtaviin metalleihin, kuten niobiumiin, joilla on pienempi siirtohäviö ja toimivat korkeammilla taajuuksilla. Nakajima ja hänen työtoverinsa arvioivat niobiumin käyttöä aaltoputkessa, joka ohjaa ja rajoittaa aaltoja tietylle reitille minimoiden säteilystä ja absorptiosta aiheutuvat häviöt. ”Aaltoputken fyysisen mallin valmistaminen oli erittäin vaikeaa. Aluksi sitä ei ollut mahdollista käsitellä ollenkaan tarkasti, Nakajima muistelee. Heidän ensimmäisen leikkauksensa tulos aiheutti jyrsinnän, ei-toivotun metallin ulkoneman. ”Yritimme etsiä parasta leikkaustyökalua ja leikkausparametreja, ja lopulta huomasimme, että timanttimaiset hiilipäällysteiset työkalut olivat parhaita. Tämä yritys ja erehdys -prosessi kesti useita kuukausia." Menetelmänsä avulla tutkijat valmistivat suorakaiteen muotoisia aaltoputkia, jotka voivat lähettää radioaaltoja 100 GHz:n kaistalla, jotka ovat välttämättömiä B5G/6G-viestinnässä. He vertasivat niobium-aaltoputkensa johtavuutta tavallisiin ei-suprajohtaviin aaltoputkimateriaaleihin: kullattuun telluurikupariin ja alumiiniseokseen. He testasivat sekä huoneenlämpötilassa että suprajohtavissa tiloissa. "Kuten odotettiin, havaitsimme, että johtavuus paranee metallin lämpötilan laskiessa, mikä vähentää piirin häviöitä", Nakajima sanoi. ”Sähkömagneettisen kentän simulaatioiden avulla laskimme kunkin metallin johtavuuden ja läpäisyhäviön. Niobiumin johtavuus suprajohtavassa tilassa oli 1000 - 10000 kertaa korkeampi kuin alumiiniseoksen. Lisäksi niobin läpäisyhäviön suprajohtavassa tilassa laskettiin olevan useita kymmenesosia muiden metallien läpäisyhäviötä vähemmän. Nämä kaksi tekijää edistävät korkealaatuisen ja erittäin tarkan viestintäympäristön luomista." Tämän tutkimuksen tuloksilla on tärkeitä vaikutuksia heidän teknologiansa käyttöön B5G/6G-viestinnässä. Nakajiman mukaan: ”Tämän tutkimuksen tuloksia soveltamalla voidaan toteuttaa ennennäkemätön ultraherkkä vastaanottojärjestelmä tähtitieteellisten havaintojen radioteleskooppivastaanottimiin, joissa aaltoputkipiirejä käytetään jo laajalti sekä maapallon ilmakehän ympäristömittauslaitteissa. Tämä avaa uusia korkeataajuisia radioaaltoja käyttävän tieteellisen havainnoinnin kenttiä, kuten varhaisen universumin hyvin kaukaisten galaksien havainnoinnin, jotka lähettävät vain erittäin heikkoja radioaaltoja tai maapallon yläosan ilmakehän ainesosien muutosten seurantaa.” Aiheesta aiemmin: Topologinen akustinen aaltoputki Aaltoputkia ilmaan ja salamalle Kaksiulotteinen aaltojohde valolle |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.