Las frecuencias más altas significan una transferencia de datos más rápida y procesadores más potentes, la fórmula que ha impulsado la industria de TI durante años. Sin embargo, técnicamente, es todo menos fácil seguir aumentando las frecuencias de reloj y las frecuencias de radio. Nuevos materiales podrían resolver el problemaLos experimentos en Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR ahora han producido un resultado prometedor: un equipo internacional de investigadores pudo obtener un material novedoso para aumentar la frecuencia de un destello de radiación de terahercios en un factor de siete: un primer paso paraaplicaciones informáticas potenciales, como informa el grupo en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Cuando los teléfonos inteligentes reciben datos y los chips de la computadora realizan cálculos, tales procesos siempre involucran campos eléctricos alternos que envían electrones en rutas claramente definidas. Las frecuencias de campo más altas significan que los electrones pueden hacer su trabajo más rápido, permitiendo velocidades de transferencia de datos más altas y mayores velocidades de procesador.El techo actual es el rango de terahercios, razón por la cual los investigadores de todo el mundo están interesados en comprender cómo los campos de terahercios interactúan con materiales novedosos. "Nuestra instalación de terahercios de TELBE en el HZDR es una excelente fuente para estudiar estas interacciones en detalle e identificar materiales prometedores".dice Jan-Christoph Deinert del Instituto de Física de Radiación del HZDR: "Un posible candidato es el arseniuro de cadmio, por ejemplo".
El físico ha estudiado este compuesto junto con investigadores de Dresde, Colonia y Shangai. El arseniuro de cadmio Cd3As2 pertenece al grupo de los llamados materiales tridimensionales de Dirac, en los que los electrones pueden interactuar de manera muy rápida y eficiente, ambos con cada unootro y con campos eléctricos alternos que oscilan rápidamente. "Estábamos particularmente interesados en saber si el arseniuro de cadmio también emite radiación de terahercios a frecuencias nuevas y más altas", explica el científico de la línea de luz de TELBE Sergey Kovalev. "Ya lo hemos observado con éxito en grafeno, un dostridimensional de Dirac ". Los investigadores sospecharon que la estructura electrónica tridimensional del arseniuro de cadmio ayudaría a lograr una alta eficiencia en esta conversión.
Para probar esto, los expertos utilizaron un proceso especial para producir plaquetas ultrafinas de alta pureza a partir de arseniuro de cadmio, que luego fueron sometidas a pulsos de terahercios de la instalación de TELBE. Los detectores detrás de la parte posterior de la plaqueta registraron cómo el cadmioel arseniuro reaccionó a los pulsos de radiación. El resultado: "Pudimos demostrar que el arseniuro de cadmio actúa como un multiplicador de frecuencia altamente efectivo y no pierde su eficiencia, ni siquiera bajo los muy fuertes pulsos de terahercios que se pueden generar en TELBE", informael ex investigador del HZDR Zhe Wang, quien ahora trabaja en la Universidad de Colonia. El experimento fue el primero en demostrar el fenómeno de la multiplicación de frecuencia de terahercios hasta el séptimo armónico en esta clase de materiales aún joven.
Los electrones bailan a su propio ritmo
Además de la evidencia experimental, el equipo junto con los investigadores del Instituto Max Planck para la Física de los Sistemas Complejos también proporcionó una descripción teórica detallada de lo que ocurrió: los pulsos de terahercios que golpean el arseniuro de cadmio generan un fuerte campo eléctrico ".Este campo acelera los electrones libres en el material ", describe Deinert." Imagine una gran cantidad de pequeñas bolitas de acero rodando sobre una placa que se inclina de lado a lado muy rápido ".
Los electrones en el arseniuro de cadmio responden a esta aceleración emitiendo radiación electromagnética. Lo crucial es que no siguen exactamente el ritmo del campo de terahercios, sino que oscilan en caminos bastante más complicados, lo cual es una consecuencia del material inusual del materialestructura electrónica. Como resultado, los electrones emiten nuevos pulsos de terahercios en múltiplos enteros impares de la frecuencia original, un efecto no lineal similar a un piano: cuando se toca la tecla A en el teclado, el instrumento no solo suena la teclajugaste, pero también un rico espectro de armónicos, los armónicos.
para una publicación 5G-world
El fenómeno es prometedor para numerosas aplicaciones futuras, por ejemplo, en la comunicación inalámbrica, que tiende hacia frecuencias de radio cada vez más altas que pueden transmitir muchos más datos que los canales convencionales actuales. La industria actualmente está implementando el estándar 5G. Componentes hechos de materiales Diracalgún día podría usar frecuencias aún más altas y, por lo tanto, permitir un ancho de banda aún mayor que 5G. La nueva clase de materiales también parece ser de interés para futuras computadoras, ya que los componentes basados en Dirac podrían, en teoría, facilitar velocidades de reloj más altas que el silicio actual.tecnologías basadas.
Pero primero, la ciencia básica detrás de esto requiere más estudio. "Nuestro resultado de investigación fue solo el primer paso", enfatiza Zhe Wang. "Antes de que podamos imaginar aplicaciones concretas, necesitamos aumentar la eficiencia de los nuevos materiales".Con este fin, los expertos quieren averiguar qué tan bien pueden controlar la multiplicación de frecuencia mediante la aplicación de una corriente eléctrica y quieren dopar sus muestras, es decir, enriquecerlas con átomos extraños, con la esperanza de optimizar la conversión de frecuencia no lineal.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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