Los frecuencias 5G significan mejoras en la vida útil de la batería, mayor ancho de banda y velocidades

La revolución 5G ha comenzado, y las primeras líneas de teléfonos que pueden acceder a la próxima generación de velocidades inalámbricas ya han llegado a los estantes. Investigadores de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Lille en Francia han construido un nuevo componente que permitirá acceder de manera más eficiente a las frecuencias 5G más altas de una manera que aumenta la vida útil de la batería de los dispositivos y acelera la rapidez con que podemos hacer cosas como transmitir medios de alta definición

Los teléfonos inteligentes están cargados con interruptores que realizan una serie de tareas. Una tarea importante es saltar entre redes y frecuencias de espectro: 4G, Wi-Fi, LTE, Bluetooth, etc. Los interruptores de radiofrecuencia (RF) actuales que realizan esta tarea siempre están en funcionamiento, consumiendo una poderosa potencia de procesamiento y duración de la batería.

“El interruptor que hemos desarrollado es más de 50 veces más eficiente energéticamente en comparación con lo que se usa hoy en día”, dijo Deji Akinwande, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Cockrell que dirigió la investigación. “Puede transmitir una transmisión de HDTV a una frecuencia de 100 gigahercios, y eso no se conoce en la tecnología de conmutación de banda ancha”.

Akinwande y su equipo de investigación publicaron sus hallazgos hoy en la revista Nature Electronics“Ha quedado claro que los interruptores existentes consumen cantidades significativas de energía”, dijo Akinwande. “Y ese poder consumido es un poder inútil”.

Los nuevos interruptores permanecen apagados, ahorrando la vida de la batería para otros procesos, a menos que estén ayudando activamente a un dispositivo a saltar entre redes. También han demostrado la capacidad de transmitir datos muy por encima de la línea de base para velocidades de nivel 5G.

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA) ha impulsado durante años el desarrollo de interruptores de RF de “potencia casi nula”. Investigadores anteriores han encontrado el éxito en el extremo inferior del espectro 5G, donde las velocidades son más lentas pero los datos pueden viajar distancias más largas. Pero este es el primer interruptor que puede funcionar en todo el espectro desde las frecuencias de gigahercios (GHz) de gama baja hasta las frecuencias de terahercios (THz) de gama alta que algún día podrían ser clave para el desarrollo de 6G.

Los interruptores del equipo de UT usan el nanomaterial hexagonal boro nitrito (hBN). Es un nanomaterial emergente de la misma familia que el grafeno, el llamado material de maravilla. La estructura del interruptor involucra una sola capa de átomos de boro y nitrógeno en un patrón de panal, que Akinwande dijo que es casi 1 millón de veces más delgado que el cabello humano, intercalado entre un par de electrodos de oro.

El impacto de estos interruptores se extiende más allá de los teléfonos inteligentes. Los sistemas satelitales, las radios inteligentes, las comunicaciones reconfigurables, el “internet de las cosas” y la tecnología de defensa son ejemplos de otros usos potenciales para los conmutadores.

“Los interruptores de radiofrecuencia son omnipresentes en la comunicación militar, la conectividad y los sistemas de radar”, dijo el Dr. Pani Varanasi, jefe de división del programa de ciencia de materiales en la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. Ayudó a financiar el proyecto. “Estos nuevos conmutadores podrían proporcionar una gran ventaja de rendimiento en comparación con los componentes existentes y pueden permitir una mayor duración de la batería para la comunicación móvil y sistemas reconfigurables avanzados”.

Esta investigación surgió de un proyecto anterior que creó el dispositivo de memoria más delgado que se haya producido también utilizando hBN. Akinwande dijo que los patrocinadores alentaron a los investigadores a encontrar otros usos para el material, y eso los llevó a cambiar a interruptores de RF.

El equipo de UT incluye al profesor de ingeniería eléctrica e informática Jack Lee y los estudiantes graduados Myungsoo Kim, Ruijing Ge y Xiaohan Wu. Trabajaron con investigadores del Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología de la Universidad de Lille, dirigido por Emiliano Pallecchi y Henri Happy.

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